专利名称：一种螺旋藻分离蛋白的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种螺旋藻分离蛋白的制备方法，属食品科学与工程技术领域。
背景技术：
螺旋藻(Spiralina)又称为蓝细菌，属于蓝藻门，蓝藻纲，颤藻目，颤藻科，螺 旋藻属或节旋藻属植物，是一种多细胞丝状的蓝藻，由短圆柱形细胞组成，呈丝体螺旋 状。螺旋藻原产于非洲和北美洲，是一种低等水生植物，现已知螺旋藻属共有36个种， 广泛分布于热带、亚热带和暖温带的海洋、湖泊、温泉，特别是盐碱湖。目前国内外 工厂化生产的螺旋藻主要是指体形较大的钝顶螺旋藻(Spiralina platensis)和极大螺旋藻 (Spirulina maxima)。螺旋藻的生物化学成分因品种不同有所差异，含有极其丰富的蛋白质是螺旋藻 营养成分的突出特征之一，螺旋藻干粉的蛋白质约为50% 70%%，而且螺旋藻蛋白 质的氨基酸组成种类齐全，人体8种必需氨基酸比例均衡，与FAO和WHO所推荐的氨 基酸需要模式非常为相似，分别为异亮氨4.1% 4.5%，亮氨酸5.8% 6.8%，赖氨酸 4.4% 4.6%，苯丙氨酸2.9% 4.4%，蛋氨酸1.8% 2.4%，苏氨酸2.7% 4.1 %，色 氨酸1.1% 1.6%，缬氨酸4.8% 6.5%。虽然螺旋藻是一种优质全价蛋白营养源，其细胞壁所含的纤维素较少，其蛋白 质的消化率可达75.0%，生物利用率可达68.0%，但是，无论是直接食用，还是作为蛋 白质补充剂使用，都存在着一些局限性第一，螺旋藻产品的品种较为单一，大多以片 状或丸剂的形式出现，易给消费者造成服药的感觉；第二，螺旋藻腥味很重，很大程度 上影响到其产品的可接受性，应用于其他食品时会影响产品的风味；第三，作为蛋白质 营养添加剂，与大豆分离蛋白相比，其蛋白质含量、消化率和生物利用率还存在较大的 差距。这些都给螺旋藻制品的加工和综合利用带来了很大限制。有鉴于此，本发明将螺 旋藻进行细胞破碎、脱色、脱脂和脱腥处理，制备成为分离蛋白，对进一步提高螺旋藻 蛋白质含量、消化率和生物利用率，拓展其可调配性和应用范围，特别是使其作为一种 优质全价蛋白质营养补充剂或添加剂，应用于其他各种食品(尤其是应用于婴幼儿配方 食品)，具有重要的实用价值。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种螺旋藻分离蛋白的制备 方法，应用该方法生产出的螺旋藻分离蛋白具有色泽浅、腥味淡、蛋白质含量高、溶解 性好和易消化的优点，可作为一种优质全价蛋白质营养补充剂或添加剂应用。本发明通过以下技术方案来实现—种螺旋藻分离蛋白的制备方法，包括以下步骤(1)螺旋藻细胞破碎脱色脱腥脱脂物料的制备将螺旋藻原料(藻泥)进行超微粉碎处理，使细胞壁破碎，然后加入有机溶剂，搅拌或振荡，萃取色素、脂质和腥味物质，除去有机溶剂层，将细胞破碎物料进行真空 脱气，制备成脱色脱腥脱脂螺旋藻细胞破碎物料液；
(2)稀盐溶液提取蛋白与离心处理
将所得的脱色脱腥脱脂螺旋藻细胞破碎物料液加盐，调节成稀盐分散液而使蛋 白溶出；加盐是将盐调节成稀盐水，使螺旋藻细胞破碎物料与稀盐水比例为1 10 20；在温度为40 60°C的条件下，将所得的稀盐分散液提取1 2小时后冷却至室温， 然后离心分离，制得螺旋藻蛋白稀盐水提取液。将经提取离心后的螺旋藻料渣再按上述 条件提取离心2次，分别获得螺旋藻蛋白稀盐水提取液，并将3次获得的螺旋藻蛋白稀盐 水提取液合并、备用。
(3) pH梯度分段调酸沉淀蛋白与调节中性
将所得的螺旋藻蛋白稀盐水提取液用HCl溶液调节pH为酸性，采用pH梯度 分段酸沉，静置，使蛋白沉淀完全，离心分离出螺旋藻酸沉淀蛋白，酸沉淀蛋白经洗涤 后，再将其分散于水中，用NaOH溶液调节此螺旋藻酸沉淀蛋白分散液的pH为7.0 ；
(4)超高温瞬时灭菌和喷雾干燥
将所得的pH为7.0的螺旋藻酸沉淀蛋白分散液进行超高温瞬时灭菌，冷却，然 后进行喷雾干燥，即得产物螺旋藻分离蛋白。
步骤(1)中所述的将螺旋藻原料(藻泥)进行超微粉碎处理，使细胞壁破碎是采 用超高速胶体磨处理使螺旋藻细胞破碎，超高速胶体磨的转速为6000 8500rpm/min ； 所述的有机溶剂为石油醚、正己烷和汽油中的一种或它们的混合物；萃取色素和腥味物 质时，有机溶剂和螺旋藻细胞破碎物料的质量体积比为1 1 10，萃取次数为2 3 次；所述的真空脱气的真空度为0.07 0.09MPa。
步骤(2)所述的加盐是指加入NaCl、KCL MgCl2> Na2SO4^ NH4SO4^ Na2CO3^ Na2HPO4中的一种或它们的混合物；所述的稀盐分散液中盐的浓度为0.02 0.6mol/L ；所述的离心转速为3000 4500rpm/min。
步骤(3)所述HCl溶液的浓度为2.0mol/L，调节pH值为3.5 4.2，在此范围 内使pH从高至低呈梯度变化，分3次沉淀蛋白质，每次沉淀静置时间为10 30η ι;离 心分离转速为4000 6000rpm/min ；水洗涤次数为2 3次，NaOH溶液浓度为0.5 2.0mol/L。
步骤⑷所述超高温瞬时灭菌的工艺参数为灭菌温度135 143°C，时间为 2 15s;所述喷雾干燥的工艺参数为进料温度为60 80°C，热空气入口温度为160 200°C,出口温度为80 90°C。
本发明利用超高速胶体磨将螺旋藻细胞破碎，促使色素、脂质、腥味物质和蛋 白质充分释放，这样大大提高了有机溶剂萃取脱除色素、脂质和腥味成分的效果，使用 真空脱气则可进一步脱除腥味；经细胞破碎和有机溶剂萃取制备成的脱色脱腥脱脂螺旋 藻物料，有利于增强稀盐水提取时螺旋藻分离蛋白的溶出；通过稀盐水提取、pH梯度分 段调酸沉淀、超高温瞬时灭菌和喷雾干燥处理，使蛋白质发生一定程度的变性，改善了 分离蛋白的可消化性和溶解性。
本发明与现有的技术相比具有如下有益效果
1、采用超高速胶体磨取代高压勻浆或均质机处理破碎螺旋藻细胞，简化了工艺操作，可大幅提高生产效率，降低生产成本。2、采用有机溶剂萃取和真空脱气相结合的方法脱腥，比活性炭吸附法、环状糊 精包埋法、酶解法、加热法以及发酵法等脱腥方法简单易行，脱腥效果更好。3、采用稀盐水提取，对蛋白质稳定性好、溶解度大，比水、稀酸水、稀碱水和 乙醇提取蛋白溶出率高、变性更小。4、在等电点范围内采用pH梯度分段调酸沉淀法使得蛋白质多点析出，可充分 沉淀蛋白质，进一步提高提取液中蛋白质的回收率。
具体实施例方式
本发明通过以下实施例对本发明作进一步的说明实施例1 将螺旋藻(藻泥)料液用高速胶体磨在转速为6500rpm/min的条件下处理，进行 细胞破碎，然后在细胞破碎的螺旋藻藻泥料液中加入石油醚，石油醚与料液按1 5的比 例加入，搅拌或振荡，萃取色素和腥味物质，萃取次数为3次，除去含有色素和腥味物 质的石油醚溶剂层，将下层螺旋藻细胞破碎物料在真空脱气机内以真空度为0.09MPa进 行脱气，脱气后即得脱色脱腥螺旋藻细胞破碎料液；将所得的脱色脱腥螺旋藻细胞破碎物料液加NaCl，调节成NaCl浓度为0.15mol/ L的分散液，使螺旋藻细胞破碎物料与稀盐水比例为1 10，在温度为60°C的条件下， 提取2小时后冷却至室温，然后离心分离，离心机转速为3000rpm/min，获得螺旋藻蛋白 稀盐水提取液。将经提取离心后的螺旋藻料渣再按上述条件提取离心2次，分别获得螺 旋藻蛋白稀盐水提取液，并将3次获得的螺旋藻蛋白稀盐水提取液合并、备用。将所得的螺旋藻蛋白稀盐水提取液用2.0mol/L的HCl溶液依次调节pH4.0、pH 3.8和pH 3.6，进行3次分段酸沉，每次静置15min、用离心机以4000rpm/min的转速分 离出螺旋藻酸沉淀蛋白，将3次酸沉蛋白合并，用同体积的水洗涤2次，将酸沉淀蛋白调 制成水分散液，再用0.5mol/L的NaOH溶液调节此酸沉淀蛋白分散液pH为7.0 ；将所得的pH为7.0的螺旋藻酸沉淀蛋白分散液在超高温(UHT)瞬时灭菌器中， 在135°C的温度下灭菌5s，迅速冷却至55°C，然后进行喷雾干燥，喷雾干燥的工艺参数 为进料温度为80°C，热空气入口温度为160°C，出口温度为80°C，至此即获得产物螺 旋藻分离蛋白粉。实施例2 将螺旋藻(藻泥)料液用高速胶体磨在转速为7000rpm/min的条件下处理，进行 细胞破碎，然后在细胞破碎的螺旋藻藻泥料液中加入正己烷，正己烷与料液按1 5的比 例加入，搅拌或振荡，萃取色素和腥味物质，萃取次数为3次，除去含有色素和腥味物 质的正己烷溶剂层，将下层螺旋藻细胞破碎物料在真空脱气机内以真空度为O.OSMPa进 行脱气，脱气后即得脱色脱腥螺旋藻细胞破碎料液；将所得的脱色脱腥螺旋藻细胞破碎物料液加Na2SO4,调节成Na2SO4浓度为 0.07mol/L的分散液，使螺旋藻细胞破碎物料与稀盐水比例为1 15，在温度为55°C的条 件下，提取1.5小时后冷却至室温，然后离心分离，离心机转速3500rpm/min，获得螺旋 藻蛋白稀盐水提取液。将经提取离心后的螺旋藻料渣再按上述条件提取离心2次，分别获得螺旋藻蛋白稀盐水提取液，并将3次获得的螺旋藻蛋白稀盐水提取液合并、备用。
将所得的螺旋藻蛋白稀盐水提取液用2.0mol/L的HCl溶液依次调节pH4.1、pH 3.9和pH 3.7，进行3次分段酸沉，每次静置20η ι、用离心机以5000rpm/mte的转速分 离出螺旋藻酸沉淀蛋白，将3次酸沉蛋白合并，用同体积的水洗涤2次，将酸沉淀蛋白调 制成水分散液，再用0.5mol/L的NaOH溶液调节此酸沉淀蛋白分散液pH为7.0 ；
将所得的pH为7.0的螺旋藻酸沉淀蛋白分散液在超高温(UHT)瞬时灭菌器中， 在136°C的温度下灭菌4s，迅速冷却至55°C，然后进行喷雾干燥，喷雾干燥的工艺参数 为进料温度为70°C，热空气入口温度为170°C，出口温度为80°C，至此即获得产物螺 旋藻分离蛋白粉。
实施例3
将螺旋藻(藻泥)料液用高速胶体磨在转速为7500rpm/min的条件下处理，进 行细胞破碎，然后在细胞破碎的螺旋藻藻泥料液中加入汽油，汽油与料液按1 5的比例 加入，搅拌或振荡，萃取色素和腥味物质，萃取次数为3次，除去含有色素和腥味物质 的汽油溶剂层，将下层螺旋藻细胞破碎物料在真空脱气机内以真空度为0.07MRI进行脱 气，脱气后即得脱色脱腥螺旋藻细胞破碎料液，备用；
将所得的脱色脱腥螺旋藻细胞破碎物料液加Na2HPO4,调节成Na2HPO4浓度为 0.20mol/L的分散液，使螺旋藻细胞破碎物料与稀盐水比例为1 20，在温度为50°C的条 件下，提取1小时后冷却至室温，然后离心分离，离心机转速4000rpm/mte，获得螺旋藻 蛋白稀盐水提取液。将经提取离心后的螺旋藻料渣再按上述条件提取离心1次，分别获 得螺旋藻蛋白稀盐水提取液，并将2次获得的螺旋藻蛋白稀盐水提取液合并、备用。
将所得的螺旋藻蛋白稀盐水提取液用2.0mol/L的HCl溶液依次调节pH4.2、pH 4.0禾Π pH 3.5，进行3次分段酸沉，每次静置25η ι、用离心机以6000rpm/mte的转速分 离出螺旋藻酸沉淀蛋白，将3次酸沉蛋白合并，用同体积的水洗涤2次，将酸沉淀蛋白调 制成水分散液，再用0.5mol/L的NaOH溶液调节此酸沉淀蛋白分散液pH为7.0 ；
将所得的pH为7.0的螺旋藻酸沉淀蛋白分散液在超高温(UHT)瞬时灭菌器中， 在137°C的温度下灭菌加，迅速冷却至55°C，然后进行喷雾干燥，喷雾干燥的工艺参数 为进料温度为60°C，热空气入口温度为180°C，出口温度为80°C，至此即获得产物螺 旋藻分离蛋白粉。
权利要求
1.一种螺旋藻分离蛋白的制备方法，其特征是包括以下步骤(1)螺旋藻细胞破碎脱色脱腥脱脂物料的制备将螺旋藻原料进行超微粉碎处理，使细胞壁破碎，然后加入有机溶剂，搅拌或振 荡，萃取色素、脂质和腥味物质，除去有机溶剂层，将细胞破碎物料进行真空脱气，制 备成脱色脱腥脱脂螺旋藻细胞破碎物料液；(2)稀盐溶液提取蛋白与离心处理将所得的脱色脱腥脱脂螺旋藻细胞破碎物料液加盐，调节成稀盐分散液；加盐是将 盐调节成稀盐水，使螺旋藻细胞破碎物料与稀盐水比例为1 10 20;在温度为40 60°C的条件下，将所得的稀盐分散液提取1 2小时后冷却至室温，然后离心分离，制得 螺旋藻蛋白稀盐水提取液；将经提取离心后的螺旋藻料渣再按上述条件提取离心2次， 分别获得螺旋藻蛋白稀盐水提取液，并将3次获得的螺旋藻蛋白稀盐水提取液合并、备 用；(3)pH梯度分段调酸沉淀蛋白与调节中性将所得的螺旋藻蛋白稀盐水提取液用HCl溶液调节pH为酸性，采用pH梯度分段酸 沉，静置，使蛋白沉淀完全，离心分离出螺旋藻酸沉淀蛋白，酸沉淀蛋白经洗涤后，再 将其分散于水中，用NaOH溶液调节此螺旋藻酸沉淀蛋白分散液的pH为7.0 ；(4)超高温瞬时灭菌和喷雾干燥将所得的pH为7.0的螺旋藻酸沉淀蛋白分散液进行超高温瞬时灭菌，冷却，然后进 行喷雾干燥，即得产物螺旋藻分离蛋白。
2.根据权利要求1所述的一种螺旋藻分离蛋白的制备方法，其特征在于步骤(1)中 所述的将螺旋藻原料进行超微粉碎处理，是采用超高速胶体磨处理使螺旋藻细胞破碎， 超高速胶体磨的转速为6000 8500rpm/min;所述的有机溶剂为石油醚、正己烷和汽油 中的一种或它们的混合物；萃取色素和腥味物质时，有机溶剂和螺旋藻细胞破碎物料的 质量体积比为1 1 10，萃取次数为2 3次；所述的真空脱气的真空度为0.07 0.09MPa。
3.根据权利要求2所述的一种螺旋藻分离蛋白的制备方法，其特征在于步骤(2)中所 述的加盐是指加入 NaCl、KCL MgCl2> Na2S04、NH4S04、Na2C03、Na2HPO4 中的一种 或它们的混合物；所述的稀盐分散液中盐的浓度为0.02 0.6mol/L;所述的离心转速为 3000 4500rpm/min。
4.根据权利要求3所述的一种螺旋藻分离蛋白的制备方法，其特征在于步骤(3)中所 述HCl溶液的浓度为2.0mol/L，调节pH值为3.5 4.2，在此范围内使pH从高至低呈梯 度变化，分3次沉淀蛋白质，每次沉淀静置时间为10 30min;离心分离转速为4000 6000rpm/min ；水洗涤次数为2 3次，NaOH溶液浓度为0.5 2.0mol/L。
5.根据权利要求4所述的一种螺旋藻分离蛋白的制备方法，其特征在于步骤(4)中所 述超高温瞬时灭菌的工艺参数为灭菌温度135 143°C，时间为2 15s ；所述喷雾干 燥的工艺参数为进料温度为60 80°C，热空气入口温度为160 200°C，出口温度为 80 90 。
全文摘要
本发明涉及一种螺旋藻分离蛋白的制备方法，属食品科学与工程技术领域，其特征是包括以下步骤(1)螺旋藻细胞破碎脱色脱腥脱脂物料的制备；(2)稀盐溶液提取蛋白与离心处理；(3)pH梯度分段调酸沉淀蛋白与调节中性；(4)超高温瞬时灭菌和喷雾干燥。应用该方法生产出的螺旋藻分离蛋白具有色泽浅、腥味淡、蛋白质含量高、溶解性好和易消化的优点，可作为一种优质全价蛋白质营养补充剂或添加剂应用。
文档编号C07K1/14GK102020705SQ200910092099
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月15日 优先权日2009年9月15日
发明者刘素霞, 吴光旭, 栗永茂, 申艮宝 申请人:长江大学