螺旋藻蛋白提取方法比较研究

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1.2.3 高压均质法提取藻胆蛋白条件的确定
1.2.3.1 以氯化钠溶液为溶剂高压均质法提取藻胆蛋白 单因素试验
氯化钠溶液浓度对蛋白溶出率的影响：均质压力为 40MPa，循环均质次数为 6 次，在不同浓度的氯化钠溶 液(0.5%～3.5%)条件下提取藻胆蛋白。
在过去的十几年中，人们对螺旋藻营养价值的研究 日益广泛和深入[5]，尤其是其中含量丰富的藻胆蛋白更 是成为了当前研究的热点。螺旋藻中所含的主要蛋白为 藻胆蛋白，是某些藻类特有的重要捕光色素蛋白，能 把捕获的光能高效的传递给叶绿素，从而使藻体的光和 作用得以进行[6]。目前从海藻中分离提取藻胆蛋白是获
※工艺技术
食品科学
2008, Vol. 29, No.11 229
蛋白质含量测定采用凯氏定氮法。蛋白质溶出率按 下式计算：
上清液中蛋白质含量 蛋白质溶出率(%)= 螺旋藻粉中蛋白质含量 × 100
1.2.1.2 螺旋藻粉中水分含量的测定 采用恒重法测定。
1.2.2 超声波法提取藻胆蛋白条件的确定
1.2.2.1 不同提取溶剂对螺旋藻藻胆蛋白溶出率的影响 在 500kW 的超声功率下，固定超声波提取时间为
Key words: Phycobiliprotein；ultrasonic；high pressure homogenization；freezing-thaw；protein dissolution rate
中图分类号：Q814.9
文献标识码：A
文章编号：1002-6630(2008)11-0228-06
B循环次数 4
C Na Cl浓度(%) 1.5
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1.2.4 反复冻融法提取藻胆蛋白 准确称取螺旋藻粉 25g，分别溶解于 500ml 去离子
水、pH6.8 的磷酸盐缓冲液和浓度为 2% 的氯化钠(W/V) 溶液中，于－ 25℃的冰箱中进行冷冻。待藻液充分冻 结后取出放置于 37℃水浴中进行解冻，如此反复冻融 10 次。每冻融一次后取样，在 4℃，转速为 8000r/min 下 离心 20min 后取上清液，利用 1.2.1.1 方法测定蛋白含量， 计算藻胆蛋白的溶出率。并利用血球计数板计算破碎前 后的细胞个数，得到冻融次数与细胞破碎率的关系。
表 2 高压均质法提取藻胆蛋白正交试验因素水平表 Table 2 Factors and levels of orthogonal test on extraction of
phycobiliprotein by high pressure homogenization
水平 A均质压力(MPa)
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2 结果与分析
2.1 螺旋藻粉中蛋白质及水分含量测定 根据方法 1.2.1 测定藻粉中蛋白质及水分含量，其
结果为螺旋藻粉中藻胆蛋白的含量 69.95%、螺旋藻粉中 的水分含量 5%。 2.2 超声波法提取藻胆蛋白条件确定
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※工艺技术
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藻胆蛋白溶出率(%)
phycobiliprotein
从图 2 可以看出，随着 NaCl 浓度的升高，蛋白溶 出率也在逐渐上升，但达到 2 % 后就呈下降趋势。因 此，发现以浓度为 2%(W/V)的 NaCl 溶液为溶剂得到的 藻胆蛋白溶出率最高，达到了 56.29%。
2.2.2.2 不同料液比对蛋白溶出率的影响 从图 3 中可以看出，螺旋藻藻胆蛋白溶出率最初随
得藻胆蛋白的主要途径。由于该蛋白为胞内蛋白，因 此细胞破碎技术是直接影响蛋白提取得率的关键因素之 一[7]。本实验通过反复冻融、超声波破碎和高压均质法 对螺旋藻细胞进行破碎提取藻胆蛋白，对各条件下得到 的蛋白溶出率进行了比较分析，确定了各条件下蛋白提 取的最佳条件。
1 材料与方法
1.1 材 料 、 试 剂 与 仪 器 鄂尔多斯螺旋藻干粉由内蒙古鄂尔多斯市企业提供。 所用试剂均为分析纯。 GYB 4U-10 型高压均质机；JY92- Ⅱ型超声波细胞粉
不同料液比对蛋白溶出率的影响：在 500kW 的超声 功率下，溶剂为 2% 的氯化钠溶液，超声波提取时间为 10min，螺旋藻与氯化钠溶液在不同比例(1:10、1:15、 1:20、1:25、1:30)条件下提取藻胆蛋白。
不同提取时间对蛋白溶出率的影响：在 500kW 的超 声功率下，料液比为 1:20，溶剂为 2% 的氯化钠溶液， 在不同超声波提取时间( 0 、5 、1 0 、1 5 、2 0 、2 5 m i n ) 条件下提取藻胆蛋白。
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Fig.1
47 去离子水 磷酸盐缓冲液 NaCl溶液 CaCl2溶液 KNO3溶液 溶剂种类
图 1 溶剂种类对藻胆蛋白溶出率的影响
Effects of different solvents on dissolution rate of phycobiliprotein
从图 1 可以看出，不同溶剂溶解的螺旋藻粉进行超 声波破碎细胞后得到的藻胆蛋白溶出率有所不同，其中 以 NaCl 为溶剂进行的超声波细胞破碎后，蛋白溶出率 较高，达到了 52.79%。
在上述条件下对藻粉溶液进行细胞破碎后，在 4 ℃，8000r/min 的条件下离心 20min 后取上清液，分别 计算藻胆蛋白的溶出率。溶出率计算方法见 1.2.1.1。
1.2.2.3 超声波法提取藻胆蛋白正交试验条件确定 根据单因素试验结果，以超声波提取时间、料液比
和氯化钠溶液浓度为影响因素，以螺旋藻藻胆蛋白溶出 率为考察指标，进行 L9(34)正交试验。因素水平见表 1。
在上述条件下对藻粉溶液进行细胞破碎后，在 4℃， 8000r/min 的条件下离心 20min 后取上清液，分别计算藻胆 蛋白的溶出率。溶出率计算方法见 1.2.1.1。
1.2.3.2 高压均质法提取藻胆蛋白正交试验条件确定 根据单因素试验结果，以均质压力、循环次数和
氯化钠溶液浓度为影响因素，以螺旋藻藻胆蛋白溶出率 为考察指标，进行 L9(34)正交试验，因素水平见表 2。
螺旋藻是存在于地球已逾 30 亿年的低等水生藻类植 物，其外观为蓝绿色，显微镜观察呈螺旋状，故而得 其名。螺旋藻是一种碱性的营养食品，可以使人体的 酸性体质变为健康的弱碱性体质，更重要的是螺旋藻含 有十分丰富的各种人体必需的营养成分，而且组成比较 均衡[1]。其中蛋白质的含量是目前所知所有天然植物中 最高的，约占干重的 60%～70%。在非洲的乍得湖和墨 西哥的 Texcoco 湖畔，当地居民用钝顶螺旋藻作为食物 来源已有一百年的历史[2]。作为人类和动物的一种极好 的营养补充物[3]，螺旋藻被联合国粮农组织推荐为“21 世纪人类最理想的保健食品”[ 4 ] 。
Comparative Study on Extraction Methods of Spirulina Phycobiliprotein
LIU Li-chuang，HU Zhi-he，LIU Tong，JIA Jing
(Tianjin Key Laboratory of Food Biotechnology, College of Biotechnology and Food Science, Tianjin University of Commerce,
循环均质次数对蛋白溶出率的影响：溶剂为 2% 的 氯化钠溶液，均质压力为 40MPa，在不同循环均质次 数( 2 、4 、6 、8 、1 0 次) 条件下提取藻胆蛋白。
均质压力对蛋白溶出率的影响：循环均质次数为 6 次，溶剂为 2% 的氯化钠溶液，在不同均质压力(0、10、 2 0 、3 0 、4 0 M P a ) 条件下提取藻胆蛋白。
10min，料液比为 1:15，溶剂种类分别为去离子水、 pH6.8 的磷酸盐缓冲液、浓度为 1.5%(W/V)的氯化钠溶 液、浓度为 1.5%(W/V)的硝酸钾溶液、10mmol/L 的氯 化钙溶液[8]。
1.2.2.2 以氯化钠溶液为溶剂超声波法提取藻胆蛋白单 因素试验
氯化钠溶液浓度对蛋白溶出率的影响：在 500kW 的 超声功率下，超声波提取时间为 10min，料液比为 1:15， 在不同浓度的氯化钠溶液(0.5%～3.5%)条件下提取藻胆蛋 白。
表 1 超声波法提取藻胆蛋白正交试验因素水平表 Table 1 Factors and levels of orthogonal test on extraction of
phycobiliprotein by ultrasonic method
水平 A超声波提取时间(min) B料液比(W/V) C NaCl浓度(%)
料液比的增加而提高，1:20 时达到最高，而后有所下 降，藻胆蛋白溶出率最高达到了 68.67%。
Fig.3
藻胆蛋白溶出率(%)
80 70 60 50 40 30 20 10 0
1:10 1:15 1:20 1:25 1:30
料液比(W/V)
图 3 料液比对藻胆蛋白溶出率的影响 Effects of proportion of raw material to liquid on dissolu-
phycobiliprotein (SPP). Results showed that the highest dissolution rates of the SPP are 71.25%, 73.87% and 72.03%, under the
optimal conditions of ultrasonic method, high pressure homogenization and freezing-thaw disruption, respectively.