一种螺旋藻多糖的制备方法
【专利摘要】本发明属于生化分离纯化【技术领域】。本发明以螺旋藻为原料，通过溢流循环超声波破碎提取后，滤布过滤，并将滤液高速离心10～120min，取上清液超滤膜分离系统分段截留到所需要的活性多糖部分，最后将经过超滤后收集到的多糖部分通过环流泡沫分离塔，调节pH为4.0～6.0，通入空气，将蛋白质富集在泡沫表明，通过去除泡沫以达到去除蛋白质的目的。去除蛋白质泡沫后的液体经过微波真空干燥得到螺旋藻多糖粉。微波真空干燥干燥过程中的温度始终控制在80℃以内。该工艺及制备方法简单，易于操作，能耗低，可用于工业化生产。所得制品天然活性，色香味及营养成分保留好。
【专利说明】一种螺旋藻多糖的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种螺旋藻多糖的制备方法，属于生化分离纯化【技术领域】，可用于食品、保健食品及药品领域。
【背景技术】
[0002]螺旋藻是一种古老的原核生物，是地球上最早出现的光合生物，在地球上已生存了 35亿年，被世界卫生组织(WHO)誉为“人类21世纪的最佳保健食品”，联合国粮农组织(FA0)将其推荐为“21世纪最理想的食品”。大量研究表明，螺旋藻营养丰富，且含β_胡萝卜素、藻胆蛋白、亚麻酸、内源性酶、多糖等活性物质。
[0003]螺旋藻多糖(PSP)是从螺旋藻藻体、螺旋藻培养液中提取分离出来的一类具有促进细胞生长、提高免疫力、抗肿瘤、抗辐射、抗氧化、抗衰老、对核酸内切酶活性和DNA修复合成有增强作用等功能的重要天然生物活性的酸性多糖物质，并具有与膳食纤维极为相似的膨胀作用、凝胶作用、持水能力、低热值等性质，这为其在功能性保健品中的应用展示了广阔的前景。
[0004]螺旋藻多糖作为一类具有重要生物活性的天然多糖化合物，其生物活性已逐渐为人类所认识，正应用于药理与临床实验。随着对螺旋藻多糖的深入研究，螺旋藻多糖的研究将会成为国内外生物学、化学、物理学和医学等学科研究的重要领域。
[0005]然而，目前关于螺旋藻多糖的提取，多采用常规热水萃取、冷碱法提取、超声波辅助提取、微波辅助提取等 。近年来科研工作者开始探索用酶法提取螺旋藻多糖。但这些技术，使得螺旋藻多糖提取提取耗时长、费用高，多糖活性易受损等，至使螺旋藻多糖无法真正工业化应用生产。
【发明内容】
[0006]本发明的一个目的在于提供一种螺旋藻多糖的制备方法，该方法与现有技术相t匕，破碎效率极高，时间短，藻内活性多糖物质的提取率高、功能活性保存完好，且自动化操作，可用于工业化大规模生产。
[0007]本发明的另一个目的是提供一种螺旋藻活性多糖的干燥方法，该方法与现有技术相比，具有干燥速度快、时间短、物料温度低、色香味及营养功能活性保留好等优点，能耗是普通干燥设备的1/20~1/10。
[0008]本发明的再一个目的在于提供一种从螺旋藻中提取活性多糖的制备方法，该方法与现有技术相比，采用溢流循环超声波破碎提取、高速离心、超滤膜分段分离、环流泡沫分离和微波真空干燥工艺，使提取工艺简单，能耗低，时间短，多糖天然活性保留好等优点，可用于工业化生产。所得制品可供制备不同类型的食品、保健食品或药品使用。
[0009]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种螺旋藻多糖的制备方法，制备工艺包括溢流循环超声波提取、高速离心、超滤膜分离、环流泡沫分离和微波真空干燥。[0010]具体的制备工艺为:将螺旋藻通过溢流循环超声波破碎提取后，超声波工作时间为5~20s，间歇时间为5~20s，破碎时间为10~120分钟，通过滤布过滤，并将滤液6000~18000转/分钟高速离心10~120min，去除沉淀物，上清液通过超滤膜分离系统分段截留，最后经过环流泡沫分离塔去除蛋白质后，经过微波真空干燥得到螺旋藻多糖粉。
[0011]所述的制备方法中:螺旋藻溢流循环超声波破碎提取工作时间为5~10s，间歇时间为5~10s,破碎时间为10~90分钟，滤布过滤，滤液在6000~14000 rpm高速离心20~60min，去沉淀，上清液过超滤膜分段收集活性多糖溶液，然后通过环流泡沫分离塔去除蛋白质，收集螺旋藻多糖部分经过微波真空干燥得到螺旋藻活性多糖粉。
[0012]所述的制备方法中所有操作温度均在80°C以内，所涉及的pH值在4.0~6.0范围以内。
[0013]所述螺旋藻溢流循环超声波破碎提取参数为超声波聚能工作频率为15~80KHZ，超声波功率为600~24000W ;温度始终控制在60°C以内。
[0014]所述螺旋藻溢流循环超声波破碎提取参数为超声波聚能工作频率为15~33KHZ，超声波功率为600~4600W。
[0015]所述微波真空干燥设备的真空度控制在-lOlKPa~-53.9 KPa，微波工作频率为2450±50 MHz，干燥过程中的温度始终控制在80°C以内。[0016]—种螺旋藻的破碎方法，米用聚能声场的超声波来破碎螺旋藻，超声波频率15~80KHZ之间，超声波功率600~24000W，加入独特的溢流循环系统，构成溢流循环超声波破碎提取系统，使螺旋藻能在平稳没有湍流的情况下经过高能超声场处理充分破壁，使溶媒和细胞内质相接触，加上声波的机械震动等效应提高了螺旋藻活性物质的提取率和加快了效率；操作简便。同时，在破碎的过程中，螺旋藻体系温度始终控制在80°C以内。
[0017]作为优选，所述螺旋藻的破碎方法，其特征在于，所述超声波频率为聚能15~33KHZ，超声波功率为600~4600W。
[0018]作为优选，所述螺旋藻的破碎方法，其特征在于，所述螺旋藻在溢流循环超声波破碎提取时体系温度始终控制在60°C以内。
[0019]众所周知气压降低，水的沸点同时降低，如在一个标准大气压下，水的沸点是100°C，而在-81.2KPa，水的沸点却是60°C。在传统干燥方式中，热是通过对流、传导、辐射进行，由外部向内渗透，但是，在真空条件下通过空气对流传热难以进行，只有依靠热传导及辐射的方式给物料提供热能，被加热物料表面温度高内部温度低，内外温差大，温度难以控制。所以，常规真空干燥方法热的传导速度缓慢、能耗大、效率低、干燥时间长。微波加热是一种辐射加热，是微波对物体直接发生作用，使微波辐射进入物料内部，使物料内的水等极性份子按照微波频率进行同步旋转和摆动而产生摩擦热，使物料内部和表面同时被加热，无须通过对流或传导来传递热量，所以加热速度快、热效率高、处理时间短，物料内外温度均匀，因此节约能源，干燥效率高，干燥质量好。
[0020]微波真空干燥技术是微波能技术与真空技术、喷雾干燥技术相结合，它兼备了微波干燥、真空干燥和喷雾干燥的优点，同时克服了常规真空干燥或喷雾干燥过程中温度高、时间长、能耗大的缺点，在一般干燥过程中，干燥温度在0~60摄氏度，具有干燥产量高、质量好、加工成本低等优点。此外在低温低压下干燥时氧含量低，被干燥物料氧化反应减弱变缓，从而保证了物料的风味、外观和色泽，易于干燥热敏性物料，特别是对螺旋藻活性多糖成分的低温干燥，具有其独特的优势，干燥速度也远高于常规干燥，其比值一般在十几甚至几十以上。
[0021]然后将螺旋藻多糖粗溶液通过超滤膜分离系统分段截留到所需要的活性多糖部分。超滤是以压差为驱动力的膜分离技术。选用不同孔径的不对称性微孔膜，按照截留分子量的大小，可分离300~1000kD的大分子物质。溶质或悬浮物料按大小不同而分离，比膜孔小的物质和溶剂一起透过膜，而较大的物质则被截留。这是一个简单的过程，在操作过程中无相变化，不会改变产品的性能和活性，超滤过程不用添加任何化学药剂；超滤设备和工艺较其它分离方法简单，耗能低，滤膜可以反复多次使用；超滤处理量大，处理时间短，样品残留小，产品收率高。同时在超滤的过程中，不仅可以过滤除去无机盐和小分子有害物质，提高产品的安全性，同时也起到浓缩了提取物，使产品易于干燥。
[0022]最后将经过超滤后收集到的多糖部分通过环流泡沫分离塔，调节pH为4.0~6.0，通入空气，将蛋白质富集在泡沫表明，通过去除泡沫以达到去除蛋白质的目的。去除蛋白质泡沫后的液体经过微波真空干燥得到螺旋藻多糖粉。微波真空干燥干燥过程中的温度始终控制在80°C以内。
[0023]本发明的优点在于:
该方法与现有技术相比，破碎效率极高，时间短，藻内活性多糖物质的提取率高、功能活性保存完好，且自动化操作，可用于工业化大规模生产。
[0024]该方法与现有技术相比，具有干燥速度快、时间短、物料温度低、色香味及营养功能活性保留好等优点，能耗是普通干燥设备的1/20~1/10。
[0025]该方法与现有技术相比，采用溢流循环超声波破碎提取、高速离心、超滤膜分段分离、环流泡沫分离和微波真空干燥工艺，使提取工艺简单，能耗低，时间短，多糖天然活性保留好等优点，可用于工业化生产。所得制品可供制备不同类型的食品、保健食品或药品使用。
【具体实施方式】
[0026]以下通过实施例对本发明【具体实施方式】的描述说明但不限制本发明。
[0027]实施例1、一种螺旋藻的破碎方法
称取鲜螺旋藻500g，悬浮于1000ml纯净水中，80°C条件下溢流循环超声波破碎提取。超声波功率为24000W，频率为15KHZ ;超声波工作时间为20s，间歇时间为20s ;超声波破碎时间为10分钟，每工作5分钟，间歇5分钟。在超声波破碎完成后取样，在400倍显微镜下观察螺旋藻的破碎情况，结果为螺旋藻细胞完全破碎。
[0028]实施例2、一种螺旋藻的破碎方法
称取鲜螺旋藻500g，悬浮于1000ml纯净水中，10°C条件下溢流循环超声波破碎提取。超声波功率为4600W，频率为33KHZ ;超声波工作时间为10s，间歇时间为10s ；超声波破碎时间为60分钟,每工作5分钟，间歇5分钟。在超声波破碎完成后取样，在400倍显微镜下观察螺旋藻的破碎情况，结果为螺旋藻细胞完全破碎。
[0029]实施例3、一种螺旋藻的破碎方法
称取鲜螺旋藻500g，悬浮于1000ml纯净水中，0°C条件下溢流循环超声波破碎提取。超声波功率为600W，频率为80KHZ ;超声波工作时间为5s，间歇时间为20s ;超声波破碎时间为120分钟，每工作5分钟，间歇5分钟。在超声波破碎完成后取样，在400倍显微镜下观察螺旋藻的破碎情况，结果为螺旋藻细胞完全破碎。
[0030]实施例4、一种螺旋藻活性多糖的干燥方法
称取鲜螺旋藻50Kg，悬浮于100L纯净水中，溢流循环超声波破碎提取，提取液常温18000rpm高速离心20min，取上清液。上清液经过超滤膜分离，收集活性多糖超滤液部分，通过环流泡沫分离塔，调节pH为6.0，通入空气，去除泡沫。去除泡沫后的液体于-53.9 KPa微波真空干燥得固体营养粉，干燥箱体内温度为80°C，微波工作频率为(2450±50)MHz。取样并检测干燥粉的水分含量，水分含量不高于3%。
[0031]实施例5、一种螺旋藻活性多糖的干燥方法称取鲜螺旋藻50Kg，悬浮于100L纯净水中，溢流循环超声波破碎提取，提取液常温18000rpm高速离心60min，取上清液。上清液经过超滤膜分离，收集活性多糖超滤液部分，通过环流泡沫分离塔，调节pH为6.0，通入空气，去除泡沫。去除泡沫后的液体于-53.9 MPa微波真空干燥得固体营养粉，干燥箱体内温度为40°C，微波工作频率为2450MHz。取样并检测干燥粉的水分含量，水分含量不高于3%。
[0032]实施例6、一种螺旋藻活性多糖的干燥方法
称取鲜螺旋藻50Kg，悬浮于100L纯净水中，溢流循环超声波破碎提取，提取液常温18000rpm高速离心90min，取上清液。上清液经过超滤膜分离，收集活性多糖超滤液部分，通过环流泡沫分离塔，调节pH为6.0，通入空气，去除泡沫。去除泡沫后的液体于-lOlKPa微波真空干燥得固体营养粉，干燥箱体内温度为0°C，微波工作频率为2450MHz。取样并检测干燥粉的水分含量，水分含量不高于3%。
[0033]实施例7、一种从螺旋藻中提取活性多糖的制备方法
称取鲜螺旋藻50Kg，悬浮于100L纯净水中，80°C条件下溢流循环超声波破碎提取。超声波功率为24000W，频率为15KHZ ;超声波工作时间为5s，间歇时间为20s ;超声波破碎时间为10分钟。提取液通过滤布过滤，过滤液在80°C下6000 rpm高速离心30min,去除沉淀物，上清液即为螺旋藻多糖粗提物。
[0034]取上清液，通过超滤膜分离系统循环超滤，超滤膜的截留孔径为600(MW C0和50000MW C0，操作压力为0.5M Pa。超滤完成后，收集6000MW C0~50000MW C0间的超滤液，该超滤液即为螺旋藻中提取的活性多糖溶液。
[0035]取活性多糖超滤液部分，通过环流泡沫分离塔，调节pH为6.0，通入空气，去除泡沫，达到去除多糖溶液中蛋白质的目的。去除蛋白质后的螺旋藻多糖液体于-53.9KPa微波真空干燥即得螺旋藻活性多糖粉。微波真空干燥箱体内温度为80°C，微波工作频率为2500MHz。
[0036]实施例8、一种从螺旋藻中提取活性多糖的制备方法
称取鲜螺旋藻50Kg，悬浮于100L纯净水中，40°C条件下溢流循环超声波破碎提取。超声波功率为12000W，频率为20KHZ ;超声波工作时间为10s，间歇时间为20s ;超声波破碎时间为40分钟。提取液通过滤布过滤,过滤液在40 ?下8000 rpm高速离心30min,去除沉淀物，上清液即为螺旋藻多糖粗提物。
[0037]取上清液，通过超滤膜分离系统循环超滤，超滤膜的截留孔径为600(MW C0和50000MW C0，操作压力为0.5M Pa。超滤完成后，收集6000MW C0~50000MW C0间的超滤液，该超滤液即为螺旋藻中提取的活性多糖溶液。
[0038]取活性多糖超滤液部分，通过环流泡沫分离塔，调节pH为5.0，通入空气，去除泡沫，达到去除多糖溶液中蛋白质的目的。去除蛋白质后的螺旋藻多糖液体于-93.7KPa微波真空干燥即得螺旋藻活性多糖粉。微波真空干燥箱体内温度为40°C，微波工作频率为2400MHz。
[0039]实施例9、一种从螺旋藻中提取活性多糖的制备方法
称取鲜螺旋藻50Kg，悬浮于100L纯净水中，10°C条件下溢流循环超声波破碎提取。超声波功率为4600W，频率为20KHZ ;超声波工作时间为10s，间歇时间为10s ;超声波破碎时间为90分钟。提取液通过滤布过滤，过滤液在10°C下18000 rpm高速离心lOmin,去除沉淀物，上清液即为螺旋藻多糖粗提物。
[0040]取上清液，通过超滤膜分离系统循环超滤，超滤膜的截留孔径为600(MW C0和50000MW C0，操作压力为0.5M Pa。超滤完成后，收集6000MW C0~50000MW C0间的超滤液，该超滤液即为螺旋藻中提取的活性多糖溶液。
[0041]取活性多糖超滤液部分，通过环流泡沫分离塔，调节pH为4.5，通入空气，去除泡沫，达到去除多糖溶液中蛋白质的目的。去除蛋白质后的螺旋藻多糖液体于-99.9KPa微波真空干燥即得螺旋藻活性多糖粉。微波真空干燥箱体内温度为80°C，微波工作频率为2500MHz。
[0042]实施例10、一种从螺旋藻中提取活性多糖的制备方法
称取鲜螺旋藻50Kg，悬浮于100L纯净水中，0°C条件下溢流循环超声波破碎提取。超声波功率为600W，频率为33KHZ ;超声波工作时间为20s，间歇时间为5s ;超声波破碎时间为120分钟。提取液通过滤布过滤，过滤液在0°C下14000 rpm高速离心60min,去除沉淀物，上清液即为螺旋藻多糖粗提物。
`[0043]取上清液，通过超滤膜分离系统循环超滤，超滤膜的截留孔径为600(MW C0和50000MW C0，操作压力为0.5M Pa。超滤完成后，收集6000MW C0~50000MW C0间的超滤液，该超滤液即为螺旋藻中提取的活性多糖溶液。
[0044]取活性多糖超滤液部分，通过环流泡沫分离塔，调节pH为4.0，通入空气，去除泡沫，达到去除多糖溶液中蛋白质的目的。去除蛋白质后的螺旋藻多糖液体于-101 MPa微波真空干燥即得螺旋藻活性多糖粉。微波真空干燥箱体内温度为0°C，微波工作频率为2450MHz。
[0045]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种螺旋藻多糖的制备方法，其特征在于:制备工艺包括溢流循环超声波提取、高速离心、超滤膜分离、环流泡沫分离和微波真空干燥。
2.根据权利要求1所述的一种螺旋藻多糖的制备方法，其特征在于:具体的制备工艺为:将螺旋藻通过溢流循环超声波破碎提取后，超声波工作时间为5~20s，间歇时间为5~20s，破碎时间为10~120分钟，通过滤布过滤，并将滤液6000~18000转/分钟高速离心10~120min，去除沉淀物，上清液通过超滤膜分离系统分段截留，最后经过环流泡沫分离塔去除蛋白质后，经过微波真空干燥得到螺旋藻多糖粉。
3.根据权利要求1所述的一种螺旋藻多糖的制备方法，其特征在于:所述的制备方法中:螺旋藻溢流循环超声波破碎提取工作时间为5~10s，间歇时间为5~10s，破碎时间为10~90分钟,滤布过滤,滤液在6000~14000 rpm高速离心20~60min,去沉淀,上清液过超滤膜分段收集活性多糖溶液，然后通过环流泡沫分离塔去除蛋白质，收集螺旋藻多糖部分经过微波真空干燥得到螺旋藻活性多糖粉。
4.根据权利要求1所述的一种螺旋藻多糖的制备方法，其特征在于:所述的制备方法中所有操作温度均在80°C以内，所涉及的pH值在4.0~6.0范围以内。
5.根据权利要求1所述的一种螺旋藻多糖的制备方法，其特征在于:所述螺旋藻溢流循环超声波破碎提取参数为超声波聚能工作频率为15~80KHZ，超声波功率为600~24000W ;温度始终控制在60°C以内。
6.根据权利要求1所述的一种螺旋藻多糖的制备方法，其特征在于，所述螺旋藻溢流循环超声波破碎提取参数为超声波聚能工作频率为15~33KHZ，超声波功率为600~4600W。
7.根据权利要求1所述的螺旋藻多糖的制备方法，其特征在于，所述微波真空干燥设备的真空度控制在-lOlKPa~-53.9 KPa，微波工作频率为2450±50 MHz，干燥过程中的温度始终控制在80°C以内。
【文档编号】C08B37/00GK103694370SQ201310747509
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】谢金鉴, 骆建华, 谢新辞 申请人:福建省神六保健食品有限公司