藻类保健品中藻蓝蛋白的盐析提取技术研究_精品文档Word格式.doc

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作者姓名：

导师姓名：

夏潇潇

完成时间：

二零一二年五月

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

1引言 1

1.1螺旋藻的简介 1

1.2藻蓝蛋白介绍 2

1.3藻蓝蛋白的提取方法 2

1.4研究的意义、目的和内容 3

1.4.1研究的意义 3

1.4.2研究的目的 3

1.4.3研究的内容 3

2材料与方法 4

2.1原料和仪器 4

2.1.1原料 4

2.1.2主要仪器 4

2.1.3主要试剂 4

2.2实验方法 5

2.2.1原料中总蛋白质含量的测定 5

2.2.2螺旋藻的前处理及藻蓝蛋白计算 5

2.2.3不同盐的提取实验 6

2.2.4冻融次数实验 6

2.2.5盐浓度实验 6

2.2.6提取次数实验 7

3结果与分析 8

3.1原料中总蛋白质含量结果与分析 8

3.2不同盐的提取实验结果与分析 8

3.3盐浓度实验结果与分析 9

3.4冻融次数实验结果与分析 13

3.5提取次数实验结果与分析 18

3.6总结 22

5结论 23

参考文献 24

致谢 26

摘要

本文对螺旋藻精片中藻蓝蛋白的提取工艺进行研究，考察不同盐、不同浓度、冻融次数、提取次数对藻蓝蛋白提取率的影响。

可知：

针对不同盐的最佳提取条件分别为：

氯化钠：

浓度30%，冻融次数6次，提取次数3次；

磷酸钾：

浓度50%，冻融次数6次，提取次数4次；

硫酸铵：

浓度40%，冻融次数6次，提取次数6次；

硝酸钾：

浓度40%，冻融次数8次，提取次数6次。

在最优提取条件下，氯化钠、磷酸钾、硫酸铵和硝酸钾的提取率分别为11.00%、10.87%、11.767%和10.837%，其中硫酸铵的提取率最高，可将约98%的藻蓝蛋白提取出来。

关键词：

藻蓝蛋白；

盐析；

冻融；

提取；

得率

Abstract

thisarticleresearchabouttheextractionprocessofSpirulinafilmandtheextractionrateofdifferentsalts,differentconcentration,freezingandthawingtimes,thenumberofextraction;

IAgainstthebestExtractingconditions,respectively①Sodiumchloride:

30%concentration,freezingandthawing6times,threetimesthenumberofextraction;

②Potassiumphosphate:

50%concentration,freezingandthawing6times,andextracted4times;

③Ammoniumsulfate:

40%concentration,freezingandthawing6times,sixtimesthenumberofextraction;

④Potassiumnitrate:

40%concentration,freezingandthawingtimeseighttimes,sixtimesthenumberofextraction.Underthebestextractingcondition,theextractionrateofSodiumchloride;

Potassiumphosphate;

Ammoniumsulfate;

Potassiumnitrateare11.00%.10.87%.11.767%and10.837%,respectively.Ammonium,sulfatecanbeextracted.Theextractionrateabout98%ofthephycocyanin.

Keywords：

phycocyanin;

salting;

freezingandthawing;

extraction;

yield

27

1引言

1.1螺旋藻的简介

螺旋藻（如图1），是存在于地球已逾30亿年的低等水生藻类植物，属于蓝藻门，颤藻科。

它们与细菌一样，细胞内没有真正的细胞核，所以又称蓝细菌。

蓝藻的细胞结构原始，且非常简单，是地球上最早出现的光合生物，其外观为蓝绿色，显微镜观察呈螺旋状，故而得其名[1]。

在非洲的乍得湖和墨西哥的Texcoco湖畔（图2），当地居民用螺旋藻作为食物来源已有一百年的历史。

螺旋藻因其丰富、优质的蛋白质而被联合国粮农组织和世界食品协会誉为“人类最理想和最优秀的食品”；

国际儿童基金会则称“螺旋藻可以安全根除儿童营养不良”；

Clement博士称其为大自然为人类早就准备好的一份“超级营养包”、“微型的营养宝库”；

1973年第二届国际微生物蛋白质会议确认“螺旋藻是最佳蛋白质来源之一”、“螺旋藻是人类迄今为止所发现的最优秀的纯天然保健食品源”[2]。

图1显微镜下的螺旋藻图2螺旋藻的生长地

螺旋藻主要以干粉形式直接应用食品行业，其蛋白质含量为56%~77%；

总脂肪含量约7%，脂肪酸为5.7%，并且其中大多为多不饱和脂肪酸，亚油酸、γ-亚麻酸，螺旋藻中碳水化合物的含量为16.5%,并含有丰富的多糖[2]；

维生素B1.55mg/kg、维生素B2.40mg/kg、维生素B6.3mg/kg、维生素B12.2mg/kg、泛酸11mg/kg、叶酸0.5mg/kg、烟酸113mg/kg、肌醇350mg/kg、生物素0.4mg/kg、维生素E190mg/kg、胡萝卜素4000mg/kg[3-7]。

螺旋藻是超碱性食品，可维持血液中酸碱值的平衡，降低胆固醇，减轻高血压和心脏病症状或减少其发病几率；

有效改善胃病症状，对抗各种腹泻和便秘，防治贫血，帮助脂肪代谢，有效对抗心脑血管疾病，预防脂肪肝和肝硬化，降低血糖，预防糖尿病；

预防因服用镇定剂、抗生素、抗癌剂等对肾机能的损害；

减轻汞及药物对肾的毒性，使人体免受重金属的毒害；

减肥，美容，去暗疮、黄褐斑，抗衰老。

螺旋藻中尤以蛋白质含量最为丰富，是大豆蛋白质的两倍，是目前已知植物中蛋白质含量最高的一种[4-6]。

1.2藻蓝蛋白的介绍

螺旋藻中的蛋白质被称为藻蓝蛋白体，它由多种藻蓝蛋白及连接蛋白或多肽组成，藻蓝蛋白是强荧光的色素-蛋白络合物，能捕获光能。

根据他们存在的不同发色团又把藻蓝蛋白分为三大类[11]：

藻红蛋白（吸光度480~570nm）、藻蓝蛋白（吸光度590~630nm）、藻红蓝蛋白（吸光度560~600nm）和别藻蓝蛋白（吸光度620~665nm）。

其中藻蓝蛋白占总藻蓝蛋白中的20%左右。

藻蓝蛋白包含了一个蛋白和一个发色团，而蛋白是由分子量分别在18Ku和20Ku的α和β亚基组成。

藻蓝蛋白是一种重要的藻蓝蛋白，参与藻类高效的光传递过程，分离纯化藻蓝蛋白对于研究其结构以及模拟其生理功能有重要意义，作为一种荧光物质，藻蓝蛋白在生物标记等方面也有广阔的应用前景[12]。

1.3藻蓝蛋白的提取方法

螺旋藻受其细胞壁的保护，采用机械方法很难达到破壁效果，所以目前提取藻蓝蛋白的方法通常有采用化学破壁法、溶胀法和反复冻融法等[13-16]。

①化学破壁法：

是用化学缓冲液破坏细胞壁后提取藻蓝蛋白的方法。

虽然它可有效破壁，但也给下一步分离造成了很大麻烦，需要花费较多的工序，使运行成本大幅上升。

②溶胀法：

是利用原料溶解，在一定条件下膨胀的性质进行破碎的方法。

该种方法需要的实验周期较长，实验条件要求高。

③超声法：

是利用超声波粉碎技术控制仪器的频率、能量和波发射间歇周期，经过一定时间来使细胞破碎。

该方法操作简单，易控制，但单一使用此方法，必须使用高能量、低频率的超声仪才能达到理想的细胞破碎率，这会增加成本。

④反复冻融法：

是将含有水分的螺旋藻置于0℃以下冻结成冰，然后取出在0℃以上解冻，利用水在-20℃﹣27℃的膨胀特性，破壁析出藻蓝蛋白。

这种技术完全采用了物理方法将螺旋藻的细胞壁破裂，不使用任何化学添加剂，同时耗费的能源很少，因此方法很简单，容易实施，保全了螺旋藻的固有成分，藻蓝蛋白的生物活性不受破坏。

此方法所需要的设备简单，整个破壁工序需要的时间短，可大大提高生产效率，降低成本。

蛋白质的提取多用中性盐，主要有硫酸铵、硫酸镁、硝酸钾、氯化钠、磷酸钾等。

其中应用最多的硫酸铵，它的优点是温度系数小而溶解度大，在这一溶解度范围内，许多蛋白质和酶都可以盐析出来。

1.4研究的意义、目的和内容

1.4.1研究的意义

藻蛋白是当前研究的热点，如何提高螺旋藻蛋白的提取率是拓宽螺旋藻应用的一个关键。

本文以反复冻融法破碎螺旋藻细胞，辅以超声提取技术，实现更快速更高效的藻蓝蛋白提取率，为螺旋藻蛋白质的充分利用提供研究基础。

1.4.2研究的目的

本文以反复冻融法破碎螺旋藻细胞，辅以超声提取技术，考察不同提取条件对藻蓝蛋白提取率的影响，确定最佳的提取条件，建立藻蓝蛋白盐析提取工艺路线。

1.4.3研究的内容

（1）原料中总蛋白质含量的测定。

（2）不同盐、不同浓度、冻融次数、提取次数对藻蓝蛋白提取率的影响。

2材料和方法

2.1材料与方法

2.1.1原料

原料名称生产厂家产品批号

螺旋藻精片云南白药-千草堂Q/YBZ0002S-2011

2.1.2主要仪器

仪器名称生产厂家

KDC160HR型高速冷冻离心机上海博讯实业有限公司医疗设备厂

HF-2.5B脉冲超声循环提取机北京弘祥隆生物技术开发有限公司

ATN-300型全自动凯氏定氮仪上海洪纪仪器设备有限公司

电子天平德国赛多利斯股份有限公司

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