一种食品级藻蓝蛋白的工业生产方法
【专利摘要】本发明涉及食品级藻蓝蛋白工业化生产，具体的说是一种从不合格螺旋藻粉中制备食品级藻蓝蛋白的工业生产方法。将预处理的螺旋藻粉料液经反复冻融处理，处理后经固液分离得到藻蓝蛋白粗提液，粗提液再经盐析处理、而后依次经过滤器组处理，最终经喷雾干燥后，即得到食品级藻蓝蛋白。本发明工艺简单，所生产的藻蓝蛋白产品为蓝色，水溶性好，可作为天然蓝色色素添加到食品、化妆品、保健品中，为综合利用不合格螺旋藻粉，生产高附加值产品找到了一种新的途径。
【专利说明】一种食品级藻蓝蛋白的工业生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及食品级藻蓝蛋白工业化生产，具体的说是一种从不合格螺旋藻粉中制备食品级藻蓝蛋白的工业生产方法。
【背景技术】
[0002]藻蓝蛋白是藻胆蛋白的重要成分，在蓝藻、隐藻、红藻等藻类中是重要的捕光色素元件。藻蓝蛋白是一种重要的活性蛋白质，具有抗氧化、抗炎、提高机体免疫力、抑制癌细胞等生理活性。藻蓝蛋白作为一种天然蓝色色素活性蛋白，已被广泛地应用于医药、食品、化妆品、保健品等领域，因其具有高效的荧光特性，被交联开发成荧光探针应用于细胞分析与检测等生物医学研究。藻蓝蛋白的纯度用A62tZA28tl来表示，A62tZA28tl大于等于0.7时，藻蓝蛋白为食品级；A62(i/A28(i大于等于3.9时，藻蓝蛋白为反应级么2(|/48(|大于等于4.0时，藻蓝蛋白为分析级。目前，用于生产藻蓝蛋白及其制品的原料主要是螺旋藻。我国螺旋藻养殖面积及干粉产量均居世界之首，干粉年产近万吨，主要以原粉的形式出口日本、欧洲、美国等国家和地区。螺旋藻的加工产品以螺旋藻片及螺旋藻胶囊为主，深加工程度较低。藻蓝蛋白作为螺旋藻中的一种特征蛋白，位于螺旋藻细胞的类囊体膜上，占螺旋藻粉干重的10%?20%。从螺旋藻粉中提取安全、卫生、无害的藻蓝蛋白已成为国内外业内提高螺旋藻产品附加值的热门课题。现今我国藻蓝蛋白的制备大部分局限在实验室水平，前人的专利技术大规模制备藻蓝蛋白存在工艺衔接不连贯、运转效率低等问题。
【发明内容】
[0003]本发明目的在于提供一种食品级藻蓝蛋白的工业生产方法。
[0004]为实现上述目的，本发明采用技术方案为:
[0005]一种食品级藻蓝蛋白的工业生产方法，将预处理的螺旋藻粉料液经反复冻融处理，处理后经固液分离得到藻蓝蛋白粗提液，粗提液再经盐析处理、而后依次经过滤器组处理，最终经喷雾干燥后，即得到食品级藻蓝蛋白。
[0006]具体步骤为:
[0007]I)原料预处理:将原料不合格螺旋藻粉与水按1:10?l:30(m:V)的比例进行搅拌混勻；
[0008]2)冻融破壁:将上述预处理的原料反复冻融3?4次；每次反复冻融过程为将上述预处理的原料于-25?-15°C下，放置35?45h，而后于室温下放置18?30h ；
[0009]3)固液分离:将上述经反复冻融解冻的原料经碟片式离心机处理，得到离心清液A及螺旋藻泥渣；离心清液A经高速管式离心机处理得到离心清液B ;离心清液B再经膜孔径为0.22um的膜过滤器处理得到溶液C ；
[0010]4)纯化:将上述溶液C经30?70kDa截留分子量中空纤维超滤膜组件处理得到溶液D ；向溶液D中加入食品级硫酸铵搅拌混匀至硫酸铵饱和度为20%?30%得到溶液E ;溶液E在20-25°C条件下静置16-24h后由过滤器组进行过滤得到溶液F ;溶液F再利用30?70kDa截留分子量中空纤维超滤膜组件进行超滤浓缩，得溶液固形物含量在8%?18%的溶液G。
[0011]5)喷雾干燥:将上述纯化后的溶液G进行喷雾干燥，得到食品级藻蓝蛋白粉。
[0012]所述原料不合格螺旋藻粉，其蛋白质含量在50%?70%之间，藻蓝蛋白含量在6%?20%之间。《GB/T 16919-1997食用螺旋藻粉》对螺旋藻粉中的蛋白质、水分、灰分、类胡萝卜素、铅、总砷、镉、总汞、菌落总数、大肠菌群、霉菌、致病菌进行限定，其中有一项指标不达标即为不合格螺旋藻粉。
[0013]进一步的说，将上述经反复冻融解冻的原料以物料流速为20_40L/min、4000-8000r/min的转速经碟片式离心机处理，得到离心清液A及螺旋藻泥渣；离心清液A以3-10L/min的流速、12000?16000r/min的转速经高速管式离心机处理得到离心清液B ;离心清液B再经膜孔径为0.22um的膜过滤器，在0.1?0.5Mpa的过滤压力下处理得到溶液C。
[0014]进一步的说，将上述溶液C经30?70kDa截留分子量中空纤维超滤膜组件，以0.05?0.1Mpa的处理压力下处理得到溶液D ;在室温下向溶液D中加入食品级硫酸铵搅拌混匀至硫酸铵饱和度为20%?30%得到溶液E ;溶液E在20-25°C条件下静置16_24h后依次经膜孔径为2.0um、l.0um、0.65um、0.22um的四级过滤器组,在0.1?0.5Mpa下过滤得到溶液F ;溶液F再利用截留分子量为30?70kDa的中空纤维超滤膜组件，在0.05?0.1Mpa压力下持续注水超滤，直至超滤膜透过液电导率小于2000uS/cm，停止注水，继续超滤浓缩至溶液固形物含量在8%?18%，即得溶液G。
[0015]利用离心式喷雾干燥装置,采用进风温度为110?150°C、出风温度为50?80°C对溶液G进行喷雾干燥，得到食品级藻蓝蛋白粉。
[0016]所述四级过滤器组由四个膜过滤器依次串联组装构成，并在每个膜过滤器上分别设有压力表。
[0017]所述四级过滤器组中的一级过滤器的进水口依次连接有泵和样品罐，四级过滤器的出水口与滤过液收集罐相通。
[0018]所述压力表的过滤压力为0.1?0.5Mpa。
[0019]本发明所具有的优点:本发明利用不合格螺旋藻粉生产食品级藻蓝蛋白，该方法简单连贯，运行效率高，能够对食品级藻蓝蛋白进行工业化生产。所得蛋白质含量在80%以上，藻蓝蛋白粉的纯度(A62tZA28tl)大于2.0。所得藻蓝蛋白可用作保健食品、普通食品和化妆品的原料。本发明生产过程中料液都是通过密闭管道运输，避免与外界接触，运转效率高。
[0020]本发明生产过程中使用的分离系统，包括碟片式离心机、高速管式离心机、膜孔径为0.22um的膜过滤器。先用碟片式离心机，在低转速下离心进行初步液渣分离，然后高速管式离心机进行离心及膜过滤进行溶液的精滤，确保溶液中不含有阻碍超滤膜组件正常运行的固体颗粒。本发明生产过程中使用的四级过滤器组，是根据该方法针对性设计开发的，由膜孔径为2.0um、l.0um、0.65um、0.22um的四个膜过滤器串联组装而成,过滤压力为0.1 ?0.5Mpa。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明实施例提供的四级膜过滤器组工作示意图，其中所述四级过滤器组由四个膜过滤器依次串联组装构成，并在每个膜过滤器上分别设有压力表。所述四级过滤器组中的一级过滤器的进水口依次连接有泵和样品罐，四级过滤器的出水口与滤过液收集罐相通。所述压力表的过滤压力为0.1?0.5Mpa。一级过滤精度为2.0um, 二级过滤精度为1.0um，三级过滤精度为0.45um,四级过滤精度为0.22um。
【具体实施方式】
。
[0022]下面结合具体实施案例对本发明做进一步详细描述，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0023]实施例1
[0024]以不合格螺旋藻粉中制备食品级藻蓝蛋白的工业生产方法，具体包括以下步骤:
[0025]将10公斤不合格螺旋藻粉放于盛有200升水的不锈钢搅拌罐中，低速搅拌30min，然后经胶体磨处理，获得的料液通过管道分装于长方体容器中，保证料液在聚乙烯长方体容器中的高度为10cm。
[0026]然后将长方体容器放置在装有隔板的立式架子上，将长方体容器架推放于冷库中进行反复冻融3次，每次冻融是将长方体容器架推放于_20°C的冷库，放置40h，而后将容器架推放于常温室，放置24h。
[0027]经过3次反复冻融后，将溶解好的料液通过管道输送到不锈钢罐，利用碟片式离心机，采用6000r/min的转速对料液进行液渣初步分离，得到离心清液A ;利用高速管式离心机，采用14000r/min的转速对离心清液A进行分离，得到离心清液B ;利用膜孔径为0.22um的膜过滤器，在压力为0.3Mpa的条件下对离心清液B进行过滤，得到溶液C。利用50kDa截留分子量中空纤维超滤膜组件，在0.1Mpa的操作压力下对溶液C进行浓缩，得到溶液D。
[0028]向溶液D中缓慢加入食品级硫酸铵，搅拌混匀至硫酸铵饱和度为30% (温度为250C )，得到溶液E ;溶液E常温静置24h后，利用膜孔径分别为2um、lum、0.65um、0.22um的四级过滤器组，在过滤压力为0.3Mpa的条件下对溶液E进行过滤，得到溶液F ;利用50kDa截留分子量中空纤维超滤膜组件，在0.1Mpa的操作压力下持续注水对溶液F进行超滤脱盐，直至超滤膜组件透过液电导率在2000uS/cm以下时停止注水，继续超滤浓缩至溶液固形物含量为16%左右，停止超滤，得到溶液G。
[0029]利用离心式喷雾干燥装置,采用进风温度为120°C、出风温度为60°C对溶液G进行喷雾干燥，得到食品级藻蓝蛋白粉0.82公斤。
[0030]所述四级过滤器组由四个膜过滤器依次串联组装构成，并在每个膜过滤器上分别设有压力表。所述四级过滤器组中的一级过滤器的进水口依次连接有泵和样品罐，四级过滤器的出水口与滤过液收集罐相通。所述压力表的过滤压力为0.1?0.5Mpa。一级过滤精度为2.0um，二级过滤精度为1.0um，三级过滤精度为0.45um,四级过滤精度为0.22um。
[0031]最后进行理化分析，蛋白质含量为81%,水分含量为7.1%,灰分含量为9.6%,藻蓝蛋白纯度为2.1。
[0032]所述原料为不合格螺旋藻粉，其蛋白质含量在50%?70%之间，藻蓝蛋白含量在6%?20%之间。《GB/T 16919-1997食用螺旋藻粉》对螺旋藻粉中的蛋白质、水分、灰分、类胡萝卜素、铅、总砷、镉、总汞、菌落总数、大肠菌群、霉菌、致病菌进行限定，其中有一项指标不达标即为不合格螺旋藻粉。
[0033]实施例2
[0034]以不合格螺旋藻粉中制备食品级藻蓝蛋白的工业生产方法，具体包括以下步骤:
[0035]将100公斤不合格螺旋藻粉放于盛有2000升水的不锈钢搅拌罐中，低速搅拌30min，然后经胶体磨处理，获得的料液通过管道分装于长方体容器中，保证料液在聚乙烯长方体容器中的高度为10cm。
[0036]然后将长方体容器放置在装有隔板的立式架子上，将长方体容器架推放于冷库中进行反复冻融3次，每次冻融是将长方体容器架推放于_20°C的冷库，放置40h，而后将容器架推放于常温室，放置24h。
[0037]经过3次反复冻融后，将溶解好的料液通过管道输送到不锈钢罐，利用碟片式离心机，采用6000r/min的转速对料液进行液渣初步分离，得到离心清液A ;利用高速管式离心机，采用14000r/min的转速对离心清液A进行分离，得到离心清液B ;利用膜孔径为0.22um的膜过滤器，在压力为0.3Mpa的条件下对离心清液B进行过滤，得到溶液C。利用50kDa截留分子量中空纤维超滤膜组件，在0.1Mpa的操作压力下对溶液C进行浓缩，得到溶液D。
[0038]向溶液D中缓慢加入食品级硫酸铵，搅拌混匀至硫酸铵饱和度为30% (温度为250C )，得到溶液E ;溶液E常温静置24h后，利用膜孔径分别为2um、lum、0.65um、0.22um的四级过滤器组，在过滤压力为0.3Mpa的条件下对溶液E进行过滤，得到溶液F ;利用50kDa截留分子量中空纤维超滤膜组件，在0.1Mpa的操作压力下持续注水对溶液F进行超滤脱盐，直至超滤膜组件透过液电导率在2000uS/cm以下时停止注水，继续超滤浓缩至溶液固形物含量为16%左右，停止超滤，得到溶液G。
[0039]利用离心式喷雾干燥装置,采用进风温度为120°C、出风温度为60°C对溶液G进行喷雾干燥，得到食品级藻蓝蛋白粉8.72公斤。
[0040]最后进行理化分析，蛋白质含量为81.7%，水分含量为6.81%，灰分含量为8.86%，藻蓝蛋白纯度为2.04。
[0041]实施例3
[0042]以不合格螺旋藻粉中制备食品级藻蓝蛋白的工业生产方法，具体包括以下步骤:
[0043]将1000公斤不合格螺旋藻粉放于盛有20000升水的不锈钢搅拌罐中，低速搅拌30min，然后经胶体磨处理，获得的料液通过管道分装于长方体容器中，保证料液在聚乙烯长方体容器中的高度为10cm。
[0044]然后将长方体容器放置在装有隔板的立式架子上，将长方体容器架推放于冷库中进行反复冻融3次，每次冻融是将长方体容器架推放于_20°C的冷库，放置40h，而后将容器架推放于常温室，放置24h。
[0045]经过3次反复冻融后，将溶解好的料液通过管道输送到不锈钢罐，利用碟片式离心机，采用6000r/min的转速对料液进行液渣初步分离，得到离心清液A ;利用高速管式离心机，采用14000r/min的转速对离心清液A进行分离，得到离心清液B ;利用膜孔径为
0.22um的膜过滤器，在压力为0.3Mpa的条件下对离心清液B进行过滤，得到溶液C。利用50kDa截留分子量中空纤维超滤膜组件，在0.1Mpa的操作压力下对溶液C进行浓缩，得到溶液D。
[0046]向溶液D中缓慢加入食品级硫酸铵，搅拌混匀至硫酸铵饱和度为30% (温度为250C )，得到溶液E ;溶液E常温静置24h后，利用膜孔径分别为2um、lum、0.65um、0.22um的四级过滤器组，在过滤压力为0.3Mpa的条件下对溶液E进行过滤，得到溶液F ;利用50kDa截留分子量中空纤维超滤膜组件，在0.1Mpa的操作压力下持续注水对溶液F进行超滤脱盐，直至超滤膜组件透过液电导率在2000uS/cm以下时停止注水，继续超滤浓缩至溶液固形物含量为16%左右，停止超滤，得到溶液G。
[0047]利用离心式喷雾干燥装置,采用进风温度为120°C、出风温度为60°C对溶液G进行喷雾干燥，得到食品级藻蓝蛋白粉90公斤。
[0048]最后进行理化分析，蛋白质含量为82%,水分含量为7%,灰分含量为10%,藻蓝蛋白纯度为2.08。
【权利要求】
1.一种食品级藻蓝蛋白的工业生产方法，其特征在于:将预处理的螺旋藻粉料液经反复冻融处理，处理后经固液分离得到藻蓝蛋白粗提液，粗提液再经盐析处理、而后依次经过滤器组处理，最终经喷雾干燥后，即得到食品级藻蓝蛋白。
2.按权利要求1所述的食品级藻蓝蛋白的工业生产方法，其特征在于: 1)原料预处理 将原料不合格螺旋藻粉与水按1:10?1:30 (m:V)的比例进行搅拌混匀； 2)冻融破壁 将上述预处理的原料反复冻融3?4次；每次反复冻融过程为将上述预处理的原料于-25?-15°C下，放置35?45h，而后于室温下放置18?30h ； 3)固液分离 将上述经反复冻融解冻的原料经碟片式离心机处理，得到离心清液A及螺旋藻泥渣；离心清液A经高速管式离心机处理得到离心清液B ;离心清液B再经膜孔径为0.22um的膜过滤器处理得到溶液C ； 4)纯化 将上述溶液C经30?70kDa截留分子量中空纤维超滤膜组件处理得到溶液D ；向溶液D中加入食品级硫酸铵搅拌混匀至硫酸铵饱和度为20%?30%得到溶液E ;溶液E在20-25°C条件下静置16_24h后由过滤器组进行过滤得到溶液F ;溶液F再利用30?70kDa截留分子量中空纤维超滤膜组件进行超滤浓缩，得溶液固形物含量在8%?18%的溶液G ； 5)喷雾干燥 将上述纯化后的溶液G进行喷雾干燥，得到食品级藻蓝蛋白粉。
3.按权利要求1或2所述的食品级藻蓝蛋白的工业生产方法，其特征在于:原料不合格螺旋藻粉，其蛋白质含量在50%?70%之间，藻蓝蛋白含量在6%?20%之间。
4.按权利要求1或2所述的食品级藻蓝蛋白的工业生产方法，其特征在于:将上述经反复冻融解冻的原料以物料流速为20-40L/min、4000-8000r/min的转速经碟片式离心机处理，得到离心清液A及螺旋藻泥渣；离心清液A以3-10L/min的流速、12000?16000r/min的转速经高速管式离心机处理得到离心清液B ;离心清液B再经膜孔径为0.22um的膜过滤器，在0.1?0.5Mpa的过滤压力下处理得到溶液C。
5.按权利要求1或2所述的食品级藻蓝蛋白的工业生产方法，其特征在于:将上述溶液C经30?70kDa截留分子量中空纤维超滤膜组件，以0.05?0.1Mpa的处理压力下处理得到溶液D ;在室温下向溶液D中加入食品级硫酸铵搅拌混匀至硫酸铵饱和度为20%?30%得到溶液E ;溶液E在20-25°C条件下静置16-24h后依次经膜孔径为2.0umU.0um、0.65um、0.22um的四级过滤器组，在0.1?0.5Mpa下过滤得到溶液F ;溶液F再利用截留分子量为30?70kDa的中空纤维超滤膜组件，在0.05?0.1Mpa压力下持续注水超滤，直至超滤膜透过液电导率小于2000uS/cm，停止注水，继续超滤浓缩至溶液固形物含量在8%?18%，即得溶液G。
6.按权利要求1或2所述的食品级藻蓝蛋白的工业生产方法，其特征在于:利用离心式喷雾干燥装置，采用进风温度为110?150°c、出风温度为50?80°C对溶液G进行喷雾干燥，得到食品级藻蓝蛋白粉。
7.按权利要求5所述的食品级藻蓝蛋白的工业生产方法，其特征在于:所述四级过滤器组由四个膜过滤器依次串联组装构成，并在每个膜过滤器上分别设有压力表。
8.按权利要求7所述的食品级藻蓝蛋白的工业生产方法，其特征在于:所述四级过滤器组中的一级过滤器的进水口依次连接有泵和样品罐，四级过滤器的出水口与滤过液收集罐相通。
9.按权利要求7所述的食品级藻蓝蛋白的工业生产方法，其特征在于:所述压力表的过滤压力为0.1?0.5Mpa。
【文档编号】C07K1/34GK104292326SQ201310300118
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年7月17日 优先权日:2013年7月17日
【发明者】邵明飞, 秦松, 高志刚 申请人:中国科学院烟台海岸带研究所