CN103517644B - 含有微藻类的有效成分的盐的制造方法以及所制造的盐 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在对海洋深层水进行处理来制造含有杜氏盐藻、螺旋藻、绿藻等藻类中所包含的β-胡萝卜素等有效成分的盐的制造方法，具体地说，涉及含有藻类的有效成分的盐的制造方法及用该方法制造的盐，所述盐的制造方法的特征在于，包括：（a）步骤，对海水进行杀菌或过滤并浓缩；（b）步骤，在上述（a）步骤中浓缩的海水中培养藻类；以及（c）步骤，对在上述（b）步骤中培养藻类的海水进行干燥。使用这样的方法，能够以低廉的费用持续生产含有β-胡萝卜素等有效成分的盐，由此可以与有效地再利用作为海水淡水化副产物的浓缩海水的方法联合使用，而有助于保护海岸环境。

Description

含有微藻类的有效成分的盐的制造方法以及所制造的盐
技术领域
本发明涉及一种含有微藻类的有效成分的盐的制造方法以及利用所述方法来制造的盐，所述含有微藻类的有效成分的盐的制造方法的特征在于，利用培养了杜氏盐藻(Dunaliella)、螺旋藻(spirulina)、小球藻(chlorella)等藻类的海水，制造含有β-胡萝卜素等有效物质的盐。
背景技术
盐是人类必不可少的摄取物，包括作为主成分的氯化钠、钙、镁、钾等多种矿物质成分。盐虽然可以从岩盐中得到开采，但以韩国为代表的海洋国家一直利用从丰富的海水进行制造的方法，海水盐由于从溶解有地球上的所有元素的海水来制造，因此根据制盐方法的不同而不同，能够提供包含各种矿物质的盐，摄取包括在盐中的包含各种矿物质的良好的盐对于人类的生命维持非常重要。
特别是，在采用冷冻干燥法、喷雾干燥法、真空喷雾冷冻干燥法、日晒制盐法等的情况下，已知，如果利用含有相对较多的矿物质且清洁的海水、尤其是海洋深层水，则可以制造清洁的天然盐。
另一方面，人的身体除了盐及盐中所含有的矿物质以外，还需要蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素等多种营养成分。其中，关于人类健康方面，目前备受关注的是抗氧化剂。人的身体因其持续产生的有害活性氧和过氧化物引起的对细胞和组织的破坏作用，而受到老化和细胞质减少、免疫力下降等各种疾病的痛苦。作为能够预防或缓解这些问题的功能性材料，已知β-胡萝卜素、叶黄素、叶绿素、维生素等有效。
近年来，为了响应现代人的各种需求，利用在从海水制盐的过程中或制盐后添加特定成分的方式，提供绿茶盐、蒜盐、胡椒盐、壳聚糖盐、钾盐、碘盐、竹盐等。对于以添加盐及再制盐的方式制成的盐而言，其所添加的成分用于使盐确实具有盐味或者改善放盐的饮食的味道，因此其是通过高级化来提高盐的附加价值、且有助于人类的应用方式，但实际情况是，难以找到有效含有作为功能性材料的β-胡萝卜素（β-Carotene）、叶黄素（Lutein）等的盐。
另一方面，β-胡萝卜素是类胡萝卜素系红色色素，通常在显红色的胡萝卜、西红柿等绿叶蔬菜类中含量较多。β-胡萝卜素因其独特的颜色及功效、而添加到食品中来使用。作为其功效，广泛用作抗癌剂、与皮肤老化相关的抗氧化剂、皮肤病治疗剂、抗菌剂等。但是，尽管具有这样的有效性，大规模生产仍困难，而且绿叶蔬菜类中所含的含量也有限，不容易确保。从绿叶蔬菜类中获取β-胡萝卜素的方法存在如下缺点：β-胡萝卜素含量少，收获量容易受季节和气候变化的影响，而且其栽培需要长时间。
为了克服这些问题点，提出了化学合成的方法，但这种方法存在难以确保稳定性的问题。作为用于解决稳定性的的方法，摸索出利用微藻类大量生产β-胡萝卜素的方法，且逐见成效。表1中示出海洋性微藻类及其主要成分。
但是，利用微藻类大量生产β-胡萝卜素的方法存在如下缺点：为了养殖微藻类而需要大面积空间，并且为了养殖，而需要给微藻类持续供应缺乏的营养物，并且由于其它藻类同时繁殖而具有无法确保纯度的问题，且很难保持高盐度，因此无法营造最佳的生长条件，而且对于收获和分离养殖藻类的方法而言，带来低效性。
含有β-胡萝卜素的作为微藻类的杜氏盐藻、螺旋藻以及绿藻等在高盐环境中生存比较活跃。目前已发现这些藻类在非洲的盐湖、以色列的死海以及浓缩过程进行到一定程度的天然盐田等地比较活跃地生存和繁殖。这种高盐、高碱性环境无疑是藻类的最佳生长条件，因此，藻类主要是在自然蒸发浓缩而成的高盐盐湖中赖以生存。当然，藻类不仅可以在高盐环境中生存，也可以在普通的海水中生存。此外，为了生存，它们需要大量的营养物质。
[表1]
海洋性微藻类及主要成分。
然而，在普通的海水环境下，很难满足这些条件，且会发生很多费用。如表2所示，在普通的海水中，微藻类所需的营养物质的供应少，但是如果使用海洋深层水则可以利用营养盐相对丰富的特点。此外，如果浓缩一般的海水或海洋深层水，则它们所需的营养物质也得到浓缩，将会创造更好的生长环境。如果在制盐过程中实现这些条件并培养微藻类，使微藻类所具有的β-胡萝卜素等有效物质包含在盐中，则将会得到一举两得的效果。
[附表2]
海水中含有的的营养盐类含量
在作为现有文献的·韩国专利注册第0448673号中，已公开植物性盐的制作方法及其植物性盐，但与本发明的利用培养了微藻类的海水、将藻类的有效成分包含在盐中的盐的制造方法相比，其技术特征不同。
发明内容
技术问题
本发明是为了达到上述目的而提出的，本发明提供一种利用如下的连贯且具有经济性的方法来制造含有β-胡萝卜素等有效成分的盐的方法：在盐的制作过程中，对海水或海洋深层水进行杀菌或将其浓缩，以制造杜氏盐藻（Dunaliella）、螺旋藻（Spirulina）、绿藻（Chlorella）等藻类良好生长的环境，使之吸收营养盐并转换为有效成后，在包含有这样培养的藻类的情况下对海水或浓缩海水进行干燥。
解决问题方案
为了解决上述问题，本发明提供一种含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，在用杀菌法或过滤法等进行预处理后，利用RO（反渗透膜）装置及多级真空蒸发浓缩装置等，将海水（海洋深层水）浓缩成高营养、高矿物质状态，将其作为培养液高效培养杜氏盐藻、螺旋藻等藻类，使这些藻类含有大量的β-胡萝卜素等有效物质，对所培养的藻类有效成分的浓缩水进行干燥，最终制造含有微藻类的有效成分的盐。
此外，本发明提供利用上述方法来制造的含有微藻类的有效成分的盐、以及通过将上述含有微藻类的有效成分的盐和普通盐混合而制造的盐。
有益效果
根据本发明，通过浓缩富含矿物质和营养盐的海水或海洋深层水，将其作为培养液培养微藻类来制造盐，从而可以用低廉的费用持续生产含有β-胡萝卜素等有效物质的盐，并且通过调整生产过程，可以高效地生产矿物质及β-胡萝卜素的含量不同的高级产品。此外，还能与有效地再利用作为海水淡水化副产物的浓缩海水的方法组合，有助于保护海岸环境。
附图说明
图1显示本发明的盐的制造工序。
图2为对表层水和海洋深层水中含有的菌类进行比较的图。
图3显示反渗透膜装置。
图4显示多级真空蒸发浓缩装置。
图5显示借助多级真空蒸发浓缩法的矿物质的提取分离与比重的关系。
图6显示藻类培养装置。
图7显示喷雾干燥制盐装置。
具体实施方式
本发明的整个工序说明如下。图1为显示本发明的含有微藻类的有效成分的盐的制造方法的整个工序图。通过对于海水或海洋深层水，通过砂滤、快速过滤、微滤（MF）、纳滤（NF）、超滤（UF）等过滤来进行预处理后，使之通过RO（反渗透膜），制造1次浓缩水和透过水（脱盐水），将1次浓缩水通过多级真空蒸发浓缩系统进行2次浓缩，从而制造藻类可生长的高盐分高营养的2次浓缩水。此时产生的透过水（脱盐水）可根据其不同的用途进行商品化。
2次浓缩水由于其温度高于常温，因此对于培养微藻类来说也是温度高。由此，通过温度调节装置调节成适合微藻类生长的温度。将经调温的2次浓缩水放入藻类培养及移植装置中，稀释微藻类并移植。微藻类的稀释工序的实施例说明如下。
在藻类培养及移植装置中，向1吨已完成培养的浓缩水中添加1吨已调节温度的浓缩水。此时，在藻类培养及移植装置中存在2吨浓缩水，而完成培养的藻类稀释于浓缩水。如此稀释的浓缩水由于只有1吨浓缩水移送到下一个工序中的藻类培养装置中，因此在藻类培养及移植装置中，以稀释有藻类的状态残留有和原来一样量的1吨的浓缩水，另外一吨移送到藻类培养装置。
在此过程中，由于在藻类培养和移植装置里的浓缩水中的藻类中，也添加了新的浓缩水，藻类将其作为养分得到培养，被移送的培养装置浓缩水中的藻也同时得到培养。此后，如果培养结束，则在培养和移植装置中，供给新制造的2次浓缩水，如此反复将培养的微藻类通过稀释来移植的作业。
在培养装置中培养的含有微藻类的浓缩水，将移送到藻类施加刺激工序。藻类培养装置是指能够为了培养微藻类而调节光（人造光）、空气（CO2）以及温度等的装置。在藻类培养装置中完成浓缩水培养，即可放入对藻类施加刺激的装置，通过改变浓缩水温度及浓度，对微藻类施加刺激，可以提高微藻类细胞内的β-胡萝卜素等有效物质的含量。各自培养结束后，向藻类培养和移植装置的浓缩水中，再添加新制造的浓缩的海水，可以将藻类培养装置中的浓缩水直接干燥或者移送到藻类刺激装置进行干燥，如此反复上述工序。
在整个工序中，作为温度调节装置的温度调节介质，可以使用低温海水或海洋深层水，刺激装置中所使用的温度调节介质可利用多级真空蒸发浓缩装置中分离出来的浓缩水的高温热能。
为了达到本发明的目的，将上述整个工序模式化的本发明的构成如下。
本发明提供一种含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，其特征在于，包括：
（a）步骤，对于海水利用紫外线、臭氧处理或热进行杀菌，或者通过砂滤、快速过滤膜、微滤MF、纳滤NF或超滤UF等进行过滤；
（b）步骤，对于所述（a）步骤中经杀菌或过滤的海水，利用一次以上膜分离法或相变法，来制造浓缩海水；以及
（c）步骤，调节所述浓缩海水的温度，向其中放入能够在高盐度下生长的藻类并培养后，对包含有所培养的藻类的浓缩海水进行干燥。
根据本发明的一实施例，含有微藻类的有效成分的盐的制造方法可以进一步包括如下浓缩步骤：上述（a）步骤及（b）步骤的浓缩水制造工序并不借助于膜分离法或相变法RO工序及多级真空浓缩蒸发装置法，而借助于日晒制盐方法。
实施上述（a）步骤的杀菌或过滤的原因是，由于海水中既有有益的微藻类又有有害的微藻类，因而有可能不必要地消耗浓缩水中所包含的营养物质。经杀菌或过滤处理的海水可以事先除掉除了所要培养的微藻类以外的微藻类而在清洁的状态下只培养所要培养的微藻类。杀菌方法可采用紫外线、臭氧处理或热杀菌方法；过滤方法可采用砂滤、快速过滤膜、微滤（MF）、纳滤（NF）或超滤（UF），但并不局限于此。
上述（a）步骤中的海水可优选海洋深层水，但并不局限于此。海洋深层水因其不见光及高水压等特殊环境，所生存的藻类及菌类与表层海水相比很少。微藻类的生长需要大量营养物质。
然而，普通的海水很少含有微藻类所需的营养物质，但是如果利用海洋深层水，则可以利用营养盐相对丰富的特性。此外，如果浓缩一般的海水或海洋深层水，则藻类所需的营养物质也随之得到浓缩，可以营造出更好的微藻类生长环境。
实施上述（b）步骤中的浓缩海水的原因是，由于微藻类在高盐度及高碱性钻头下生长活跃，因此为了促进这些微藻类的生长而营造这样的环境。与淡水不同，海水虽然具有碱性，但是如果将其浓缩，则碱性进一步变强，因此给微藻类创造最佳的生长条件。特别是，对于浓缩方法来说，可以实施1次以上、优选为1～3次的膜分离法（反渗透法（RO）、纳滤（NF）、电渗析法（ED）等）或相变法（多级快速蒸发（MSF）、多效蒸发法（MED）、蒸汽压缩式蒸发法（VCD）、机械式在压缩蒸发法（MVR）、多级真空蒸发浓缩式蒸发法（VMEC）、天然气水合物法（GHF）、间接（热泵）式冷冻法等），也可以采用日晒制盐方法来浓缩，但并不局限于此。
上述（c）步骤中的微藻类只要是能够在高盐度下生长的藻类则可以包括任何藻类，优选为选自由杜氏盐藻（Dunaliella）、螺旋藻（Spirulina）、小球藻（Chlorella）、雨生红球藻（Haematococcus）、微拟球藻（Nannochloropsis）、金藻（Isochrysisgalbana）、平庸菱形藻（Nitzchia inconspicua）以及三角褐指藻（Phaeodactylum）组成的组中的一种以上，但并不局限于此。
微藻类的有效成分是指微藻类所含有的多种营养素，可以是β-胡萝卜素（β-Carotene）、叶绿素（Chlorophyll）、藻青素（Phycocyanin）、多糖（Polysaccharide）、叶黄素（Lutein）、玉米黄质（Zeaxanthin）、ω-3脂肪酸（Omega-3fatty acid）、维生素、蛋白质等成分，优选为β-胡萝卜素，但并不局限于此。
上述（c）步骤中的干燥可以采用喷雾干燥法、冷冻干燥法、减压蒸发干燥法、平敷法或日晒制盐法来实施，但并不局限于此，优选利用喷雾干燥法来实施。
上述（c）步骤中的制造工序可细分为如下步骤：
（c-1）步骤，制作能够调节光（人造光）、空气（CO2）、温度、盐分浓度的藻类培养装置，将预处理海水或浓缩海水放入藻类培养装置中，接种能够在高盐度下生长的藻类；
（c-2）步骤，在藻类培养过程中，使藻类吸收营养盐，并为了提高藻类细胞中的β-胡萝卜素等有效物质的含量，改变盐分、温度对接种的藻类施加刺激；以及
（c-3）步骤，对于上述含有微藻类的海水或浓缩水，利用喷雾干燥制盐法、日晒制盐法、真空蒸发浓缩制盐法、平锅制盐法（平敷法）等方法进行干燥，制造含有β-胡萝卜素等有效物质的盐。
本发明还提供一种含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，其特征在于，包括：（a）步骤，对于海水利用紫外线、臭氧处理或热进行杀菌，或者通过砂滤、快速过滤膜、微滤MF、纳滤NF或超滤UF等进行过滤；以及（b）步骤，向所述经杀菌或过滤的海水中，放入能够在高盐度下生长的藻类并培养后进行干燥。
在上述方法中，向所述（b）步骤中的经杀菌或过滤的海水中，为了在培养微藻类时促进微藻类的培养，可以进一步添加营养培养基，此时能够添加的营养培养基可以为f/2培养基、SOT培养基、J/l培养基、PES培养基、Zarrouk培养基、Conwy培养基以及Schreiber培养基等，但并不局限于此。上述营养培养基为本领域中通常使用的培养基。
作为一实施例，本发明提供一种含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，其特征在于，包括：
（a）步骤，对于海水利用紫外线、臭氧处理或热进行杀菌，或者通过砂滤、快速过滤膜、微滤MF、纳滤NF或超滤UF等进行过滤；
（b）步骤，使在所述（a）步骤中经杀菌或过滤处理的海水通过反渗透膜RO来制造浓缩海水；
（C）步骤，对于在所述（b）步骤中制造的浓缩海水，利用多级真空蒸发浓缩器，在500～700mmHg的真空及50～70℃的温度下，浓缩8～12小时；以及
（d）步骤，将在所述（c）步骤中进行浓缩的浓缩海水冷却到25～35℃，接种选自由杜氏盐藻（Dunaliella）、螺旋藻（Spirulina）、绿藻（Chlorella）、红球藻（Haematococcus）、微拟球藻（Nannochloropsis）、金藻（Isochrysis galbana）、平庸菱形藻（Nitzchia inconspicua）及褐指藻（Phaeodactylum）组成的组中的一种以上的微藻类并培养后，进行喷雾干燥。
利用本发明的方法来制造的含有微藻类的有效成分的盐，可以直接使用或添加到其它盐中后混合使用。但是，在竹盐或诸如烤盐等经高温制盐过程中，β-胡萝卜素等有可能被破坏，因此为了应用于上述盐中，可以通过在分别分离提取β-胡萝卜素等后，只使用盐进行加工来混合营养物质的工序来制造，，但并不局限于此。
此外，利用本发明的方法来制造的含有微藻类的有效成分的盐的品质，由β-胡萝卜素等营养物质的含量和钾、钙、镁等矿物质含量以及均衡程度所决定。
具体实施方式
下面，对于本发明的各步骤的重要制造工序结合实施例进行如下说明。
1.海水预处理及清洁浓缩水的制造工序
在含有β-胡萝卜素等有效物质的天然盐制造工序中，重要的是，用低廉的费用制造杜氏盐藻、螺旋藻等微藻类能够生长的高盐分、高营养的浓缩水。此外，该过程为高温消毒、杀菌的过程，成为事先除去除了欲培养的微藻类以外的微藻类的工序，需要使送到培养和移植装置的浓缩水保持清洁的状态。据表层水和海洋深层水中所含有的菌类比较结果，海洋深层水因其不见光、高水压等特殊环境，所生存的微藻类及菌类，比表层海水甚少（附图2）。
但是，即使是少量的细菌和藻类，它们仍然可以在取水过程中被包含在海水中而进入并在培养装置中生长。由于藻类中既有有益的藻类又有有害的藻类，有可能不必要地消耗浓缩水中所包含的营养物质，因此在预处理过程中除掉一部分，再通过浓缩过程的高温消毒及杀菌过程，除掉其余部分。
除菌方法选择了，通过利用微滤及超滤（UF）等的预处理过程的去除以及在利用多级真空蒸发法的浓缩过程中借助高温的杀菌过程。对于多级真空蒸发法来说，通过在60℃以上的温度下保持10小时以上来进行浓缩，但根据所要浓缩的量的不同而蒸发浓缩时间不同。经预处理过程并在多级真空蒸发浓缩过程中高温灭菌后，用所得到的浓缩水进行培养结果，未发现其它藻类的生长。
如此，如果经过预处理及浓缩过程，则浮游生物及藻类被杀灭，得到清洁性变高且营养盐变多的浓缩海水。如此制成的海水或海洋深层水将会成为培养杜氏盐藻及螺旋藻的再好不过的环境。结果是，清洁的浓缩水也可以在微藻类的培养过程中、在不混入其它微藻类的情况下，根据盐商的选择来制造由单一微藻类制成的含有β-胡萝卜素等有效物质的天然盐。
杜氏盐藻及螺旋藻等微藻类在高盐度、高碱性状态下生长活跃，因此，为了促进它们的成长，创造这样的环境是重要的。这样的海水环境可通过浓缩海水（海洋深层水）来实现。与淡水不同，海水（海洋深层水）具有碱性。如果将海水用RO装置进行浓缩，则碱性会得到进一步的提高。海水平均PH值为8左右，如果通过RO装置浓缩后，PH值可以上升到8.5左右，如果将其通过浓缩装置进行浓缩，则PH值变成9左右，可以给喜好高盐及强碱性环境的杜氏盐藻及螺旋藻创造最佳的条件。
2.借助多级真空蒸发浓缩装置的浓缩水的制造及微藻类的培养方法
如果使在预处理过程中进行杀菌或过滤的海水先通过反渗透膜（RO），则会得到1次浓缩水和透过水（脱盐水），透过水可以另行根据用途进行商品化，在制造本发明的盐时，使用1次浓缩水，1次浓缩水的比重为1.04、且pH值为8.5左右。利用多级真空蒸发浓缩装置（VMEC），将1次浓缩水制成2次浓缩水。图3显示反渗透膜（RO）装置。
海水的浓缩不同于一般淡水的浓缩，在其浓缩过程中应细致并且需要不同的设备。在浓缩海水时，随着其浓缩过程的进展，溶解度低的部分矿物质形成结晶，这些结晶下沉或以结晶状态粘附在浓缩装置的内部，阻碍装置内海水的流动或者降低用于浓缩的能效。
因此，为了减少这些问题、通过低温浓缩而减少能量、且减少浓缩能量，本发明采用了多级真空蒸发浓缩装置（VMEC）（图4）。海水随着浓缩过程的进展，其浓度和密度也增加，因此，需要考虑能源投入量及蒸发量来选择设备容量。
水通常在100℃下沸腾，但海水则由于含有多种矿物质而密度高，因此沸点高于100℃。由于随着浓缩的进行，密度进一步增大，因此沸点变得更高。由此带来如下各种副作用：蒸发所需的能量会越来越增加，包含在海水中的矿物质及营养盐改性等。
为了防止上述问题且提高能量效率，当采用多级真空蒸发浓缩装置（VMEC），使蒸发器内部变成真空状态时，可以降低沸点，防止上述问题。多级真空蒸发浓缩装置（VMEC）可根据各步骤的海水特点决定能源投入量，所以能效高且容易控制。此外，当真空浓缩时，具有可以减少高温蒸发所致的矿物质的破坏及污物形成的优点。
如果使多级真空蒸发浓缩装置蒸发器的内部真空设为600mmHg左右，则沸点降至60℃以下。通过降低沸点，可以与其差异相应地减少能耗，并且通过低温蒸发，可以减少高温所致的矿物质的物理化学变化及污物等。此外，利用多级真空蒸发浓缩装置（VMEC），将海水浓缩10小时以上，结果是，未发现其它微藻类的生长。
利用多级真空蒸发浓缩装置（VMEC）的1次浓缩水的浓缩方法详述如下。图5显示借助多级真空蒸发浓缩法的矿物质的提取分离与比重的关系。在将海水用反RO（渗透膜）法进行浓缩时，浓缩水的比重成为1.04左右。
如果将1次浓缩水放入多级真空蒸发浓缩装置（VMEC）的1级蒸发器中进行浓缩，则随着浓缩的进行，碳酸钙开始形成结晶。如果碳酸钙一旦形成结晶，则不易溶解，因此不容易将其重新溶解并使用。此外，在包含在盐中的情况下，放入饮食时，存在不易溶解的问题。因此，适宜的是，将碳酸钙分离提取出来，使用于除了盐的用途以外的其他的用途。此外，如果搁置不管，则会变成附着于设备内部的污物的原因，因此分离提取有助于增强设备运转效率。
在对100吨的实际海水进行RO浓缩后，放入多级真空蒸发器中实施蒸发时，这些100吨的实际海水每次经过各工序时比重变得不同，并且所生产出来的矿物质不相同。如果100吨海水经过RO浓缩过程，则可制造出60吨左右的浓缩水。当这些浓缩水如果通过1次蒸发器时，产生约6kg左右的碳酸钙结晶。在2次蒸发器中，产生60kg左右的硫酸钙。通过这两个步骤的蒸发浓缩过程，大部分的钙以结晶形式分离出去，只有以氯化钙的形式残留的钙以溶解状态存在。
在蒸发进行而碳酸钙结晶的分离提取快要结束时，浓缩水的比重达到1.08左右。这时，将在上述通过1级蒸发器而浓缩的浓缩水被移送至2及蒸发系统中并进行蒸发。从这里开始硫酸钙形成结晶，可以得到与碳酸钙分离的高纯度硫酸钙。由于硫酸钙比碳酸钙溶解度高，因此可以用作多种矿物质产品的原料。通过将分离提取的硫酸钙加入到最终工序中生产的天然盐中，可以以调节钙含量的用途来使用。
在2次蒸发系统中，硫酸钙的结晶化快要结束时，浓缩水的比重达到1.18左右、pH值达到9左右。在浓缩水的比重达到1.18左右时，可以将其从蒸发浓缩装置中分离出来，用于微藻类的培养。
用这种方法对海水进行杀菌或过滤并且经过浓缩过程，浮游生物及藻类被杀灭，制出清洁性高的浓缩水。如此制成的浓缩水会成为培养杜氏盐藻及螺旋藻的再好不过的环境。结果是，清洁的浓缩水可以在微藻类的培养过程中、在不混入其它微藻类的情况下，根据盐商的选择来制造由单一微藻类制成的含有β-胡萝卜素等有效物质的盐。
3.利用海水或海洋深层水的浓缩水的温度调节及微藻类培养工序
微藻类的生长条件中，温度是极为重要的。由于这些微藻类在高温环境中生长，因此需要制造高温环境。由于在日常环境中很难创造这样的条件，因此这些微藻类虽然具有高的有效性，但一直是只在特定地区的特定环境中进行培养。用于制造盐的浓缩过程需要大量能量。而且，实际上浪费大量的能量。为了节省能量，本发明通过利用这些浪费掉的低温或高温能量，可以经济地生产含有β-胡萝卜素等有效物质的盐。
即，在本发明中，浓缩海水的温度调节及藻类培养装置中的温度调节，可以利用低温海洋深层水和高温浓缩海水以及蒸发冷凝水。通过预处理及浓缩过程而形成高盐度、高碱性的海水，其温度可达到近60℃。在这种高温环境下，微藻类无法生长。因此只有在使上述浓缩海水温度为30℃左右的情况下，才可以在其中培养微藻类。海洋深层水是常年恒定地保持2℃左右的温度的清洁海水。如果将这些海水提取并运到工厂，则可以恒定地保持5～10℃左右的温度。因此，这些海水可以用于冷却高温的上述浓缩的海水。
此外，微藻类的培养需要相当长的时间。为了培养所需量的微藻类，至少需要一天，为了培养高密度的微藻类，需要几天。这种情况下，需要恒定地保持微藻类的生长所需的30℃左右的温度。因此，需要努力持续地保持温度，并且需要投入大量能量。这时，所需的能量如果利用从蒸发浓缩装置中排出的废热则非常有效。蒸发浓缩装置随着海水的蒸发排出大量的水蒸汽，可以以高温冷凝水的形态回收。通过将这些冷凝水送到藻类培养装置，可以降低冷凝水的温度的同时利用这些能量恒定地保持温度，并且可以调节用于施加刺激的温度。
这样，无需额外花费能量也可以恒定地保持培养装置的温度。因此，可以系统地实现只有在热带地区中才能够实现的条件，以合适的费用微藻类，最终以低廉的费用制造含有β-胡萝卜素等有效物质的盐。
下面，对本发明实施例的制造方法、所制造的盐的成分特性以及感官评定结果进行说明。但是，下述实施例只是例示本发明，本发明的内容并不局限于下述实施例。
4.利用微藻类的盐的制造方法
1）对于海洋深层水利用紫外线、臭氧处理或热进行杀菌，或者通过微滤或超滤进行过滤。
2）使上述经杀菌及过滤的10吨海洋深层水通过反渗透膜（RO），浓缩成6吨，制造比重为1.04、pH值为8.5左右的浓缩水。
3）将上述浓缩水利用多级真空蒸发浓缩机（VMEC）进行浓缩，在先将海洋深层水放入1级蒸发器中进行浓缩时，随着浓缩的进行，结晶出6kg的碳酸钙，将其分离并提取后，浓缩至比重达到1.08为止。
在将上述被浓缩的海洋深层水移至2级蒸发系统中并进行蒸发时，结晶出6kg的硫酸钙，将其分离和提取并提取后，浓缩至比重达到1.18、pH值达到9为止，制造浓缩水，上述浓缩过程在真空为600mmHg且温度为60℃的条件下，花费20小时左右。
4）对于上述浓缩的浓缩水，将其温度调节到30℃，以使微藻类的能够生存，并放入杜氏盐藻（Dunaliella）、螺旋藻（Spirulina）及绿藻（Chlorella）进行培养后，进行喷雾干燥来制盐。
5.在通过海水浓缩而形成不同的盐度下的微藻类培养及β-胡萝卜素含量的测定
如下实施本发明的含有微藻类的有效成分的盐的制造，并且其结果如表3所示。
将海水浓缩成具有各种盐度（3.4%、6%、10%、15%、20%、25%）的浓缩水，并进行微藻类（杜氏盐藻）的培养。在浓缩水中添加微藻类时，以初始浓度为50x104细胞/mL的方式进行接种，然后在80μmol光子/m2s的24小时连续荧光灯照明下、于25℃培养4天，同时利用血球计算器及显微镜测定方法，观察最大密度及细胞的颜色，并通过HPLC分析，测定不同浓度下的微藻类β-胡萝卜素含量。
[表3]
在不同盐浓度下的培养结果分析。
由实验结果可知，盐浓度越高β-胡萝卜素的含量就越高，而显示出橙色，并且通过分析结果，确认到β-胡萝卜素的含量确实很多。由此可知，在为了实际的商业性生产的情况下，选择在低盐度条件下培养后在变更为高盐度的环境下提高β-胡萝卜素含量的方法、或者采用了20%左右的恒定的盐度的方法是大量培养富含β-胡萝卜素的微藻类的方法。
6.所制造的盐的感官评定
本发明的含有微藻类有效成分的成盐感官评定结果如表3。以30岁年龄段的男女上班族30名为对象，用5分制评分法，对本发明的含微藻类有效成分的盐和普通盐（对照组）进行了色、香、味及整体喜好度测试。
[表4]
感官评定结果（测定值:1:差、2:稍差、3:一般、4:稍好、5:好）
类别 颜色 香味 味道 平均 说明后喜好度
含有微藻类成分的盐 3.5 4.6 4.23 4.11 4.8
对照组 4.0 3.0 3.68 3.56 3.56
含有微藻类的有效成分的盐采用在上述实施例1中进行试验的盐中的如下盐，该盐是通过利用含有在盐度为20%的条件下培养的微藻类（杜氏盐藻）的浓缩水来制成的。选择盐度为20%条件的培养了微藻类的浓缩水的理由是，当考虑到微藻类生长速度及β-胡萝卜素成分的含量时，认为所述浓缩水有利于今后的商业性生产。
从表4可知，从外观颜色上看，由于含有微藻类成分所致的颜色的变化，好感度下降，但在味道和香味方面上得到了高的分数，因此与对照组相比，显示高的喜好度。此外可知，感官评定后，对于含有微藻类的有效成分的内容进行说明后，喜好度显示很高为4.8，因此与对照组的盐相比，本发明的盐显示出更高的喜好度。
工业上的可应用性
通过将富含矿物质和营养盐的海水或海洋深层水浓缩，并将其作为培养液培养微藻类来制盐，可以用低廉的费用持续生产含有β-胡萝卜素等有效物质的盐，由此可以与有效地再利用作为海水淡水化副产物的浓缩海水的方法联合使用，有助于保护海岸环境。

Claims (19)

1.一种含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，其特征在于，包括：
(a)步骤，对于海水利用紫外线、臭氧处理或热进行杀菌，或者通过砂滤、快速过滤膜、微滤MF、纳滤NF或超滤UF进行过滤；
(b)步骤，对于所述(a)步骤中经杀菌或过滤的海水，利用一次以上膜分离法或相变法，来制造浓缩海水；以及
(c)步骤，调节所述浓缩海水的温度，向其中放入能够在高盐度下生长的藻类并培养后，对包含有所培养的藻类的浓缩海水进行干燥；所述能够在高盐度下生长的藻类为选自由杜氏盐藻(Dunaliella)、螺旋藻(Spirulina)、绿藻(Chlorella)、红球藻(Haematococcus)、微拟球藻(Nannochloropsis)、金藻(Isochrysis galbana)、平庸菱形藻(Nitzchia inconspicua)及褐指藻(Phaeodactylum)组成的组中的一种以上的藻类。
2.根据权利要求1所述的含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，其特征在于，所述(c)步骤中调节上述浓缩海水的温度，向其中放入可在高盐度下生长的藻类并培养的步骤细分为如下步骤：
(c-1)步骤，制作能够调节光、CO2、温度、盐分浓度的藻类培养装置，将预处理海水或浓缩海水放入藻类培养装置中，接种能够在高盐度下生长的藻类；以及
(c-2)步骤，在藻类培养过程中，使藻类吸收营养盐，并为了提高藻类细胞中的有效物质的含量，改变盐分、温度对接种的藻类施加刺激。
3.根据权利要求2所述的含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，其特征在于，所述(c-2)步骤中，所述有效物质为β-胡萝卜素。
4.根据权利要求1所述的含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，其特征在于，所述海水为海洋深层水。
5.根据权利要求1所述的含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，其特征在于，所述有效成分为β-胡萝卜素、叶绿素、多糖、叶黄素、玉米黄质、ω-3脂肪酸、维生素、矿物质或蛋白质。
6.根据权利要求1所述的含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，其特征在于，所述(b)步骤中的膜分离法为反渗透法RO、纳滤膜NF或电渗析法ED，相变法以多级闪蒸法MSF、多效蒸发法MED、蒸汽压缩式蒸发法VCD、机械式压缩蒸发法MVR、多级真空蒸发浓缩式蒸发法VMEC、天然气水合物法GHF或间接式冷冻法。
7.根据权利要求6所述的含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，其特征在于，所述间接式冷冻法为热泵冷冻法。
8.根据权利要求1所述的含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，其特征在于，在所述(c)步骤中调节浓缩海水的温度时，采用低温海洋深层水、高温浓缩海水及蒸发冷凝水。
9.根据权利要求1所述的含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，其特征在于，在所述(c)步骤中的浓缩海水中额外添加营养培养基。
10.根据权利要求1所述的含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，其特征在于，所述(c)步骤中的干燥通过喷雾干燥法、冷冻干燥法、减压蒸发干燥法、平敷法或日晒制盐法来实施。
11.一种含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，其特征在于，包括：
(a)步骤，对于海水利用紫外线、臭氧处理或热进行杀菌，或者通过砂滤、快速过滤膜、微滤MF、纳滤NF或超滤UF进行过滤；以及
(b)步骤，向所述经杀菌或过滤的海水中，放入能够在高盐度下生长的藻类并培养后进行干燥。
12.根据权利要求11所述的含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，其特征在于，所述(b)步骤中向所述经杀菌或过滤的海水中，放入能够在高盐度下生长的藻类并培养的步骤细分为如下步骤：
(b-1)步骤，制作能够调节光、CO2、温度、盐分浓度的藻类培养装置，将预处理海水或浓缩海水放入藻类培养装置中，接种能够在高盐度下生长的藻类；以及
(b-2)步骤，在藻类培养过程中，使藻类吸收营养盐，并为了提高藻类细胞中的有效成分的含量，改变盐分、温度对接种的藻类施加刺激。
13.根据权利要求12所述的含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，其特征在于，(b-2)步骤中，所述有效成分为β-胡萝卜素。
14.根据权利要求11所述的含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，其特征在于，在所述(b)步骤中的经杀菌或过滤处理的海水中额外添加营养培养基。
15.一种含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，其特征在于，包括：
(a)步骤，对于海水利用紫外线、臭氧处理或热进行杀菌，或者通过砂滤、快速过滤膜、微滤MF、纳滤NF或超滤UF进行过滤；
(b)步骤，使在所述(a)步骤中经杀菌或过滤处理的海水通过反渗透膜RO来制造浓缩海水；
(C)步骤，对于在所述(b)步骤中制造的浓缩海水，利用多级真空蒸发浓缩器，在500～700mmHg的真空及50～70℃的温度下，浓缩8～12小时；以及
(d)步骤，将在所述(c)步骤中进行浓缩的浓缩海水冷却到25～35℃，接种选自由杜氏盐藻(Dunaliella)、螺旋藻(Spirulina)、绿藻(Chlorella)、红球藻(Haematococcus)、微拟球藻(Nannochloropsis)、金藻(Isochrysis galbana)、平庸菱形藻(Nitzchia inconspicua)及褐指藻(Phaeodactylum)组成的组中的一种以上的微藻类并培养后，进行喷雾干燥。
16.根据权利要求15所述的含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，其特征在于，所述(d)步骤中的接种藻类并培养的步骤细分为如下步骤：
(d-1)步骤，制作能够调节光、CO2、温度、盐分浓度的藻类培养装置，将预处理海水或浓缩海水放入藻类培养装置中，接种能够在高盐度下生长的藻类；以及
(d-2)步骤，在藻类培养过程中，使藻类吸收营养盐，并为了提高藻类细胞中的有效成分的含量，改变盐分、温度对接种的藻类施加刺激。
17.根据权利要求16所述的含有微藻类的有效成分的盐的制造方法，其特征在于，(d-2)步骤中，所述有效成分为β-胡萝卜素。
18.一种含有微藻类的有效成分的盐，其通过权利要求1至5的任一项的方法来制造。
19.一种盐，其通过在权利要求18中所述的含有微藻类的有效成分的盐中混合一般的盐来制造。
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