CN101225119A - 一种条斑紫菜多糖和蛋白同步超声波辅助提取方法 - Google Patents

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本发明一种条斑紫菜多糖和蛋白同步超声波辅助提取方法，属于海洋生物技术。将脱脂后条斑紫菜粉用50倍的纯水混匀，用超声波细胞破碎仪于880W破碎60min，超声时间/间隙时间5/6秒，再于30℃水浴4小时，即得。多糖提取得率34.03％，多糖纯度68.86％，蛋白纯度0.356。本发明对紫菜多糖和蛋白提取工艺的改进，一步从紫菜中同时提取紫菜多糖和藻胆蛋白，多糖提取得率高，多糖纯度达到药品级。

Description

一种条斑紫菜多糖和蛋白同步超声波辅助提取方法
一、技术领域
本发明一种条斑紫菜多糖和蛋白同步超声波辅助提取方法，属于海洋生物技术，用于研制开发医药保健品和功能食品的基料。
二、背景技术
海洋生物资源丰富、种类繁多、数量庞大，呈现原始性和多样性特点。海洋生物活性物质结构新颖、功能独特是当今世界科学新药研究开发和现代医药保健品开发研究的活跃领域，美国国立肿瘤研究所每年筛选3万个新的抗癌化合物，有5％来自海洋生物。迄今海洋生物中已发现3000余种新型活性物质，其中包括生物碱类、萜类、大环聚酯类、肽类、聚醚类、及多糖类等化合物。美国、加拿大和日本均制定了开发利用海洋生物研究计划，广泛开展了对海洋生物活性物质的筛选。近30年来，海洋天然产物化学的研究取得了令人注目的成果，从种类丰富的海洋生物中分离出许多结构新颖、功能独特，具有抗病毒、抗菌、抗肿瘤和抗突变、抗心血管病的生物活性物质。
对海洋生物活性物质的研究，已展现出诱人的前景，尤其在抗癌、抗肿瘤、抗病毒、抗炎，以及作用于神经系统和心血管系统等方面。从海洋生物体内获取有功效的初生代谢产物与次生代谢产物，可发展海洋天然药物，也可开发海洋生物保健品、海洋功能食品。利用海洋生物活性物质新颖的结构作为先导物，可设计合成治疗疑难病的创新药物。当前医药保健品发展趋势，将由陆地转向海洋，从海洋生物资源中开发研究医药保健品和功能食品潜力巨大。海洋生物抗肿瘤研究院(National Cancer Institute)从世界不同海域采集的各种海洋生物进行了筛选，发现海藻、苔藓虫、海兔、海绵、海鞘中某些活性成分可望研究成新颖的海洋药物和海洋食品。但海洋生物中活性物质一般都以微量形式存在，从而限制了其获取和生产，因此其获取和生产的可能性一直是未来实际应用的难点。
海藻多糖是从海藻中提取的大分子糖类，目前研究最多的品种有褐藻胶、琼胶、卡拉胶等，它们在食品、医药、生物工程等领域得到了广泛应用，如用于固定化细胞及固定化酶载体的褐藻胶和琼胶。已开发出动物细胞培养的贴壁素、伤口粘合剂等产品。海藻中的藻胆蛋白是藻类吸收光能进行光合作用的一种重要捕光色素蛋白。藻胆蛋白用途广泛，即可用作天然色素广泛应用于食品、化妆品、染料等工业，又可制成荧光试剂，用于临床医学诊断和免疫化学及生物工程领域。
海洋生物活性物质研究过程中，分离提取是最关键的步骤之一。尽管多糖的种类繁多，但其提取分离的方法基本相同。动植物多糖及微生物胞内多糖的组织细胞多有脂质包围，一般需要先进行脱脂处理，绝大多数采用溶剂浸泡提取，而超临界流体萃取(SFE)技术是近十余年来发展起来的一种新型化工提取分离技术，与传统的溶剂萃取法相比，具有传质速度快、渗透能力强、溶解萃取效率高、提取温度低、无溶剂残留、无污染、操作方便、快速、低廉的优点，适合于热敏性成分的提取。目前，已用于进行海洋微藻脂溶性成分提取的研究。目前海洋藻类多糖和蛋白的提取都采用分别提取的方法，多糖提取目前采用较多的方法有匀浆法、冻融破碎法和超声波破碎法等再结合热水浸提；藻胆蛋白由于在40℃时就发生变性，所以提取方法一般用反复冻融法、化学试剂处理法、溶胀法等，而超声波破碎法产生热量少，耗时短，抽提率高，故在实验室和生产中运用都较多。本发明在考虑藻胆蛋白的变性温度的基础上，采用超声波辅助提取和热水浸提结合的方法，同步提取多糖和蛋白，减化了操作步骤，提高了生产效率。
三、发明内容
技术问题
本发明的目的是提供一种紫菜多糖和蛋白同步超声波辅助提取方法。该方法简便，成本低廉，易得。所提取的紫菜多糖得率、蛋白纯度较高。
技术方案
一种条斑紫菜多糖和蛋白同步超声波辅助提取方法，其特征在于：
(1)对紫菜原料进行粉碎，过40目的筛网；
(2)用超临界CO2萃取的方法，对原料进行脱脂预处理，萃取条件：萃取压力31MPa，温度50℃，萃取3小时，分离压力5.6MPa，温度55℃；
(3)称取脱脂后的紫菜粉，加入50倍体积纯水混匀，用超声波细胞破碎仪于880W破碎60min，超声时间/间隙时间为5/6秒，再于30℃水浴4小时；对水浴后的紫菜液进行三氯乙酸除蛋白，4倍体积乙醇沉淀多糖，冷冻干燥，得紫菜多糖；对上清液用饱和度为45％的硫酸铵沉淀，得到紫菜藻胆蛋白。
有益效果
本发明采用超声波破壁、热水浸提相结合的方法，一步从紫菜中同时提取紫菜多糖和藻胆蛋白，方法简便，成本低廉，多糖提取率，蛋白纯度高，本发明的创新在于：
(1)对紫菜多糖和蛋白提取工艺的改进，一步从紫菜中同时提取紫菜多糖和藻胆蛋白。
(2)本发明多糖提取得率34.03％，一般传统热水提取多糖提取率小于8％，冻融与超声波结合法提取率16.58％(王春辉.紫菜多糖的分离纯化及生物学功能研究进展.粮油食品科技，2006，4)，超声波辅助法提取率27.937％(肖海芳.条斑紫菜蛋白和多糖提取工艺优化.食品研究与开发，2005，2)，微波冻融多糖提取率7.45％(刘青梅.采用微波技术提取紫菜多糖的工艺研究.农业工程学报，2005，2)。
(3)多糖纯度多糖纯度68.86％，达到药品级。
(4)蛋白纯度0.356，得率1.2％。
四、发明的具体实施方式
(1)对原料进行粉碎，过40目的筛网；
(2)用超临界CO2萃取的方法，对原料进行脱脂预处理，萃取条件：萃取压力31MPa，温度50℃，萃取3小时，分离压力5.6MPa，温度55℃；
(3)分别称取5克脱脂后的紫菜粉若干份，各加入200ml纯水混匀，以多糖提取得率、蛋白纯度和蛋白提取得率为指标，分别测定不同水浴提取温度、不同提取时间下多糖的提取得率和蛋白纯度、蛋白提取得率，以确定最佳的水浴温度和提取时间。经试验得出，水浴温度30℃，提取5小时条件最佳；
(4)在热水提取的基础上，进行超声波辅助提取。以紫菜多糖提取得率、蛋白纯度和蛋白提取得率为指标，考察了超声功率、超声时间、料液比、超声处理时间/间隙时间对多糖提取得率、蛋白纯度和蛋白提取得率的影响程度；
(5)通过单因素条件的确定，设计出一步提取紫菜多糖和蛋白的正交试验方案，用SAS统计分析软件对数据进行分析，确定了一步提取紫菜多糖和蛋白的最优工艺，即称取5克脱脂后的紫菜粉，加入250ml纯水混匀，用超声波细胞破碎仪于880W破碎60min，超声时间/间隙时间5/6秒，再于30℃的水浴4小时；
(6)对水浴的紫菜液进行三氯乙酸除蛋白，4倍体积乙醇沉淀多糖，冷冻干燥，得紫菜粗多糖，粗多糖纯度68.86％，多糖得率34.01％。对上清液用饱和度为4 5％的硫酸铵沉淀，得紫菜蛋白，纯度为0.760，蛋白得率1.20％(表1、表2、表3)。
表1为多糖提取率的正交试验表
处理 超声时间(min) 水浴时间(h) 超声功率(W) 料液比 多糖提取率(％)
    123456789IIIIIIR     20202040404060606020.91227.35029.9088.996     34534534524.77226.98126.4172.209     56072088072088056088056072024.33525.74328.0933.758     1∶301∶401∶501∶501∶301∶401∶401∶501∶3027.35225.59125.2272.125   19.02±0.21g21.06±0.93f22.48±0.36e24.92±0.06d31.61±1.98a25.52±0.03d30.19±0.38b28.28±0.23c31.25±0.38ab
表2蛋白纯度的正交试验表
  处理 超声时间(min) 水浴时间(h) 超声功率(W) 料液比   蛋白纯度
    123456789IIIIIIR     2020204040406060600.3350.3550.3320.023     3453453450.3220.3560.3440.034     5607208807208805608805607200.3190.3460.3570.038     1∶301∶401∶501∶501∶301∶401∶401∶501∶300.3200.3510.3510.031  0.28±0.02f0.37±0.01a0.36±0.00a0.35±0.00b0.37±0.01a0.35±0.00bc0.34±0.01cd0.34±0.01d0.32±0.00e
表3蛋白提取率的正交表
处理 超声时间(min) 水浴时间(h) 超声功率(W) 料液比 蛋白提取率(％)
    123456789IIIIIIR     2020204040406060600.8541.0101.0450.191     3453453450.9820.9930.9340.059     5607208807208805608805607200.9320.9581.0190.087     1∶301∶401∶501∶501∶301∶401∶401∶501∶300.7731.0021.1340.361     0.63±0.01g0.90±0.03e1.03±0.01c1.18±0.01a0.89±0.02e0.97±0.02d1.14±0.02b1.20±0.01a0.80±0.01f

Claims (3)

1.一种条斑紫菜多糖和蛋白同步超声波辅助提取方法，其特征在于：
(1)对紫菜原料进行粉碎，过40目的筛网；
(2)用超临界CO2萃取的方法，对原料进行脱脂预处理，萃取条件：萃取压力31MPa，温度50℃，萃取3小时，分离压力5.6MPa，温度55℃；
(3)称取脱脂后的紫菜粉，加入50倍体积纯水混匀，用超声波细胞破碎仪于880W破碎60min，超声时间/间隙时间为5/6秒，再于30℃水浴4小时；对水浴后的紫菜液进行三氯乙酸除蛋白，4倍体积乙醇沉淀多糖，冷冻干燥，得紫菜多糖；对上清液用饱和度为45％的硫酸铵沉淀，得到紫菜藻胆蛋白。
2.权利要求1所述提取方法所获得的紫菜多糖产品。
3.权利要求1所述提取方法所获得的紫菜藻胆蛋白产品。
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