海藻酸盐是海带、巨藻等褐藻类植物的主要结构成分。褐藻类海藻植物细胞的细胞壁由纤维素的微纤丝形成网状结构，内含果胶、木糖、甘露糖、地衣酸、海藻酸盐等多糖，为细胞提供保护作用。海藻酸盐在1881年由英国化学家Stanford发现并申请专利。在1884年4月8日的一次英国化学工业协会的会议上，Stanford对英国海岸线上广泛存在的海藻植物的应用做了详细总结，同时报道了他采用稀碱溶液从海藻中提取海藻酸盐的方法。Stanford把用碱溶液处理海藻后提取出的胶状物质命名为Algin（即褐藻胶），把这种物质加酸后生成的凝胶称为Alginic Acid（即海藻酸）。在此后的研究中，世界各地科研人员从掌状海带（Laminaria Digitata）、巨藻（Macrocystis Pyrifera）、泡叶藻（Ascophyllum Nodosum）、极北海带（Laminaria Hyperborea）等各种褐藻中提取出具有独特结构和性能的海藻酸盐，并在食品、日化、纺织、医药等领域得到广泛应用，成为海洋生物资源利用的一个成功案例。
从化学的角度看，海藻酸盐是一种高分子羧酸化合物。自Stanford发现海藻酸盐以后的很长一段时间内，研究人员仅了解到海藻酸盐是由一种糖醛酸组成的高分子材料，不同来源的海藻酸盐只在相对分子质量上有所不同。1955年，Fischer& Dorfel在对海藻酸盐进行水解后发现其结构中含有两种同分异构体，除了甘露糖醛酸（Mannuronic Acid，以下简称M），他们发现海藻酸盐分子结构中还含有古罗糖醛酸（Guluronic Acid，以下简称G）。图4-3显示海藻酸盐中两种单体的化学结构及其在高分子链中的分布。
图4-3 甘露糖醛酸（β-D-mannuronic acid）和古罗糖醛酸（α-L-guluronic acid）的化学结构及其在海藻酸高分子链中的分布(www.xing528.com)
M和G两种醛酸是同分异构体，它们的主要区别在于C5位上—OH基团立体结构的不同，其成环后的构象，尤其是进一步聚合成高分子链后的空间结构有很大差别。海藻酸可以被看成是一种由M和G单体组成的嵌段共聚物。Haug等通过一系列研究发现，海藻酸的高分子结构中含有三种链段，即MM、GG和MG/GM。他们用酸水解后得到低分子量的海藻酸链段，经过分离、检测后发现这些链段有很不相同的立体结构。当相邻的两个M单体间以1e—4e两个平状键相键合，形成的MM链结构如“带”状，而当相邻的两个G单体以1a—4a两个直立键相键合，形成的GG链结构如“脊柱”状。如图4-3所示，GG、MM和MG/GM链段有很不相同的立体结构。
表4-3显示几种商业用褐藻中提取的海藻酸的G、M、GG、MM和MG/GM的含量。在褐藻植物中，M和G的比例以及M/G单体在分子链中的不同组合是影响褐藻植物形态的一个重要因素，褐藻中的异构酶可以把M单体转化为G单体，以此适应生长过程中环境的变化。褐藻根部提取的海藻酸含有较高的G和GG，而叶片上的海藻酸则含有较多的M和MM。平静的海洋可以给褐藻提供一个稳定的生长环境，使其结构刚硬，提取出的海藻酸多为高G型。而在风浪大的海岸线上，褐藻的结构比较柔软，可生产高M型海藻酸。如表4-3所示，由于海洋气候和褐藻种类的不同，世界各地的褐藻在M、G、MM、GG和MG/GM的含量上有很大的变化。
表4-3 商业用褐藻中提取的海藻酸的G、M、GG、MM和MG/GM的含量（质量分数）
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
