一种基于电诱导聚集提取螺旋藻中叶绿素的方法

本发明涉及一种基于电诱导聚集提取螺旋藻中叶绿素的方法，属于食品加工。

背景技术：

1、螺旋藻作为大规模工业化生产的微藻，同时也被认为是一种天然食品。叶绿素作为自然界中分布最为广泛的天然色素，具备多种功效，如抗癌、抑菌以及强大的抗氧化能力。螺旋藻中含有丰富的叶绿素，其含量是大多陆生植物2-3倍，是普通蔬菜含量的10倍以上；并且螺旋藻生长迅速、易于培养的特点为资源供应提供了可靠保障。综合考虑这些因素，将螺旋藻的天然产物，例如叶绿素、类胡萝卜素、藻蓝蛋白等充分利用，转化为高附加值的产品，广泛应用于食品、医药和保健品等多个行业 。

2、传统螺旋藻色素的提取方法主要是使用如甲醇、乙醇、丙酮等有机溶剂萃取，辅助微波或超声等手段获得叶绿素提取溶液。为了提高叶绿素的纯度，提取后的叶绿素溶液再进行柱层析分离、除杂等步骤来获得较高纯度的叶绿素溶液，在叶绿素的提取及除杂过程中耗费大量溶剂，且步骤繁琐。而且叶绿素产物多以溶液的形式存在，与溶液相比，叶绿素粉末具有贮藏性更好、应用场景更广、便于运输等优势。也有叶绿素以盐的形式存在，存在一定的食用安全性问题。

3、专利cn202111613032.5通过将原料螺旋藻粉进行浸提、浓缩、柱层析、超临界co2萃取除脂、干燥等步骤，得到叶绿素成品。上述方法需要在柱层析之后采用丙酮溶解再进行超临界co2萃取除脂操作，操作步骤比较繁琐，且得到的是适用度不高的叶绿素溶液，后续如果需要得到粉末需要进一步长时间旋蒸，然后进行冻干处理。

4、专利cn201410323936.8提供一种从螺旋藻中分级提取营养物质的方法，以新鲜螺旋藻藻泥为原料，使用高浓度乙醇对螺旋藻藻泥进行脱水并同时提取叶绿素与类胡萝卜素，获得的是叶绿素提取液与类胡萝卜素提取液。专利cn200710130682.8提供一种螺旋藻提取液和制备方法，提取液中的营养成分主要包括螺旋藻叶绿素、螺旋藻藻蓝蛋白、螺旋藻多糖等，其中螺旋藻叶绿含量仅约为8％。上述两种提取方法在螺旋藻叶绿素的纯度方面存在一定的问题。高纯度的叶绿素在其定向应用方面至关重要，而上述两种方法是否能够获得足够高纯度的叶绿素值得进一步验证和改进，且专利cn201410323936.8的产物为溶液形式，贮存、应用及运输不方便。

5、专利cn202111613019.x提供了一种从螺旋藻中制取叶绿素铜钠盐的制备工艺，将原料螺旋藻进行浸提、浓缩、除脂、加碱、调酸加铜、去杂1、成盐和去杂2等步骤，得到叶绿素铜钠盐成品。上述方法不仅操作步骤比较繁琐，并且制备的叶绿素铜钠盐，由于其含有铜成分，长期摄入易导致铜在人体中的积累，存在潜在的食品安全风险。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种基于电诱导聚集提取螺旋藻中叶绿素的方法。本发明利用叶绿素分子固有的导电性，通过电诱导的方式将叶绿素分子聚集起来从而使叶绿素沉淀，进而获得相比叶绿素溶液而言便于稳定保存、储存和运输的叶绿素粉末。这一创新在制备螺旋藻叶绿素粉末方面具有巨大的潜力，与传统叶绿素制备方法相比，提高了叶绿素提取效率及叶绿素含量、降低了生产成本，增强了操作安全性。

2、本发明的技术方案是：一种基于电诱导聚集提取螺旋藻中叶绿素的方法，其特征是，将原料螺旋藻粉进行浸提、浓缩、柱层析后获得的叶绿素洗脱液配制成固含量10-100mg/l的含乙醇/水(v/v＝1:2-6)的溶液(可以含有洗脱使用的其他醇类溶剂如正丁醇等)，选取电压为1-12v的电源，以铜棒作为电极，通电24-48h，得到叶绿素沉淀，离心，除去上清液，冻干后，得到叶绿素冻干粉末保存。

3、优选的，选用乙醇/水(v/v＝1:4)，在上述比例时效果最佳。

4、其中原料螺旋藻粉进行浸提、浓缩、柱层析的制备方法为：取螺旋藻粉加入到无水乙醇和石油醚的混合溶剂中(体积比为1：1-3)中浸提，然后通过冷冻离心去掉无水乙醇和残渣，再加水萃取杂质后，石油醚相浓缩，浓缩液通过以中性氧化铝为填料的层析柱进行层析，获得含叶绿素的洗脱液。

5、优选的，上述制备方法为：取螺旋藻粉加入到无水乙醇和石油醚(二者体积比1：2)中，匀浆，再冷冻离心后取上清液，上清液抽滤后与等体积水混合分液；保留上层石油醚相，经水洗涤、干燥后，旋蒸浓缩得到叶绿素粗提液；将叶绿素粗提液通过以中性氧化铝为填料的层析柱，并依次以石油醚-丙酮(v/v＝9:1)、石油醚-丙酮(v/v＝7:3)、正丁醇-乙醇-水(v/v/v＝3:1:1)为洗脱剂洗脱出胡萝卜素、叶黄素和叶绿素，收集叶绿素洗脱液备用。

6、本发明的技术效果是：

7、(1)更为便利的叶绿素粉末制备方法

8、与叶绿素溶液相比，叶绿素粉末具有较好的稳定性，可以在相对较长时间内保持其活性。它们相对不容易受到外界环境因素的影响，比如光、氧气、温度等。同时，叶绿素粉末可以相对容易地储存和运输，不需要特殊的储存条件。它还可以在需要时量取适量，具有一定的灵活性，可以根据具体生产需求进行调配。

9、本发明中由于叶绿素在电场下的特殊作用下精准的获取叶绿素沉淀进而冻干获得叶绿素粉末，与传统方法(以cn202111613032.5为例)相比，本发明避免了传统方法柱层析后一系列的除杂过程且快速的获得了适用度更广的叶绿素粉末，从而简化了除杂操作，缩短了除杂时间，并提高了叶绿素浓度。在此基础上，也进一步减少了有机试剂的使用，降低生产成本，提高了安全性。

10、(2)简单易操作

11、相对于现有技术，本技术在电诱导色素聚集方面具有显著的易操作性。仅需通过通电的简单步骤，便能有效诱导色素分子在特定条件下的聚集行为。这一简单直观的操作过程不仅为实验者提供了便利和高效的实验手段，使其能够轻松地在实验室环境中实施和控制这一反应过程，同时也具备着广泛应用于相关领域的研究工作及投入工业生产的巨大潜力。

12、(3)提高叶绿素含量

13、本发明在提取叶绿素时能够获得相对较高的含量。高含量的叶绿素提取物在广泛的应用领域中至关重要，因此本技术方案在这方面具备显著的优势。

14、综上，本发明在安全性、效率、成本、纯度等多个方面都具备优越性。通过充分利用物质的导电性特性，以及建立在成熟技术基础上，本发明能够更加可靠地实现多种活性物质的提取，为相关领域的应用提供了更为可行和可信的解决方案。

技术特征：

1.一种基于电诱导聚集提取螺旋藻中叶绿素的方法，其特征是，将原料螺旋藻粉进行浸提、浓缩、柱层析后获得的叶绿素洗脱液配制成固含量10-100mg/l的乙醇和水体积比为1:2-6的含乙醇和水的溶液，选取电压为1-12v的电源，以铜棒作为电极，通电24-48h，得到叶绿素沉淀，离心，除去上清液，冻干后，得到叶绿素冻干粉末。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述含乙醇和水的溶液中乙醇和水体积比为1:4。

3.如权利要求2所述的方法，其特征是，所述含乙醇和水的溶液中，还含有柱层析洗脱使用的醇类溶剂。

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征是，所述原料螺旋藻粉进行浸提、浓缩、柱层析，具体为：取螺旋藻粉加入到体积比为1：1-3的无水乙醇和石油醚的混合溶剂中浸提，然后通过冷冻离心去掉无水乙醇和残渣，再加水萃取杂质后，石油醚相浓缩，浓缩液通过以中性氧化铝为填料的层析柱进行层析，获得含叶绿素的洗脱液。

5.如权利要求4所述的方法，其特征是，所述原料螺旋藻粉进行浸提、浓缩、柱层析，具体为：取螺旋藻粉加入到体积比为1：2的无水乙醇和石油醚中，匀浆，再冷冻离心后取上清液，上清液抽滤后与等体积水混合分液；保留上层石油醚相，经水洗涤、干燥后，旋蒸浓缩得到叶绿素粗提液；将叶绿素粗提液通过以中性氧化铝为填料的层析柱，并依次以v/v＝9:1的石油醚-丙酮、v/v＝7:3的石油醚-丙酮、v/v/v＝3:1:1正丁醇-乙醇-水为洗脱剂洗脱出胡萝卜素、叶黄素和叶绿素，收集叶绿素洗脱液备用。

技术总结
本发明公开了一种基于电诱导聚集提取螺旋藻中叶绿素的方法。本发明将原料螺旋藻粉进行浸提、浓缩、柱层析后获得的叶绿素洗脱液配制成固含量10‑100mg/L的含乙醇水溶液，选取电压为1‑12V的电源，以铜棒作为电极，通电24‑48h，得到叶绿素沉淀，离心，除去上清液，冻干后得到叶绿素冻干粉末。本发明利用叶绿素分子固有的导电性，通过电诱导的方式将叶绿素分子聚集起来从而使叶绿素沉淀，进而获得相比叶绿素溶液而言便于稳定保存、储存和运输的叶绿素粉末，与传统叶绿素制备方法相比，提高了叶绿素提取效率及叶绿素含量、降低了生产成本，增强了操作安全性。

技术研发人员：李方巍,王阳斌,曾名湧
受保护的技术使用者：中国海洋大学三亚海洋研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25