CN103772482A - 一种螺旋藻营养蛋白粉的生产工艺及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于生化分离纯化技术领域。本发明以螺旋藻（富硒）为原料，通过溢流循环超声波破碎提取后，滤布过滤，并将滤液在0～40℃下6000～18000rpm高速离心10～60min，取上清液通过超滤膜分离系统截留到所需要的活性蛋白质溶液，最后将蛋白质溶液通过微波真空干燥制得螺旋藻（富硒）营养蛋白质粉的生产工艺及制备方法。该工艺及制备方法简单，易于操作，能耗低，可用于工业化生产。所得制品天然活性，色香味及营养成分保留好。

Description

一种螺旋藻营养蛋白粉的生产工艺及制备方法

技术领域

本发明涉及一种螺旋藻营养蛋白粉的生产工艺及制备方法，属于生化分离纯化技术领域，可用于食品、保健食品及化妆品领域。

背景技术

螺旋藻（Spirulina）又名蓝藻，生存于地球已35亿年，是地球上现存最古老的生物之一。螺旋藻的营养极为丰富，含蛋白质高达60-70%，是牛肉的3倍，猪肝的4倍，鸡蛋的6倍，大米的10倍，螺旋藻所含蛋白质由18种氨基酸组成，其中8种是人体必需又不能自行合成的。硒（Se）是人体必需的微量元素，被科学家称之为人体微量元素中的“防癌之王”，中国营养学会也将硒列为人体必需的15种营养素之一，国内外大量临床实验证明，硒具有多种生物学功能。

藻胆蛋白（包括藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白等），存在于螺旋藻中，为螺旋藻中重要的活性物质，具有对光能吸收传递的特殊性质，已被用来作为肿瘤激光治疗的光敏剂。研究显示，藻胆蛋白还具有一系列重要的生理活性，其对肿瘤细胞的抑制作用备受关注，为了提高抗肿瘤活性，富硒藻胆蛋白的研究也日益活跃。近年来研究证明，含硒藻蓝蛋白对小鼠实验性肝损伤的拮抗作用明显强于硒或藻蓝蛋白；富硒螺旋藻提取液可显著提高实验小鼠免疫力；利用从富硒螺旋藻中纯化的含硒藻蓝蛋白，制备光固定生物材料，对体外培养肝癌、胃癌细胞生长具有显著抑制作用。富硒螺旋藻中硒蛋白的含量是普通藻的百倍，是人体高效安全的有机硒补充剂，人体可消化吸收达95%以上。理论上，富硒螺旋藻兼具硒及螺旋藻活性物质双重功效，现有的研究结果逐步证明这一推论。所以，富硒螺旋藻为人类理想的食物蛋白源和有机硒源，富硒螺旋藻的抑癌及抗辐射研究也取得可喜进展。

目前，国内外富硒螺旋藻产品仍主要停留在全藻粉的水平，作为保健食品需大剂量服用才有效果，但富硒螺旋藻作为植物细胞，细胞壁较厚，不容易被消化吸收，每日需服10-30克以上，即使是经过细胞壁破碎，也浪费很多，再加上藻体本身偏碱（pH8.0-10），大量服用会中和胃酸，影响胃的消化功能，另外富硒螺旋藻带有难闻的腥味，口味极差。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种螺旋藻（富硒）的破碎方法，该方法与现有技术相比，破碎效率极高，时间短，藻内活性物质的提取率高、物质功能活性保存完好，且自动化操作，可用于工业化大规模生产。

本发明的另一个目的是提供一种螺旋藻（富硒）活性营养成分的干燥方法，该方法与现有技术相比，具有干燥速度快、时间短、物料温度低、色香味及营养成分保留好等优点，能耗是普通干燥设备的1/20～1/10。

本发明的再一个目的在于提供一种从螺旋藻（富硒）中提取营养蛋白质粉的生产工艺及制备方法，该方法与现有技术相比，所提取蛋白质粉保持天然活性，色香味及营养成分保留好等优点，供制备不同类型的食品、保健食品或化妆品使用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种螺旋藻营养蛋白粉的生产工艺及制备方法，所述的生产工艺包含溢流循环超声波破碎、超滤膜分离和微波真空干燥。

其具体步骤为将螺旋藻通过溢流循环超声波破碎后，超声波工作时间为5～20s，间歇时间为5～20s，破碎时间为10～120分钟，通过滤布过滤，并将滤液6000～18000 rpm高速离心10～120min，去除沉淀物，上清液通过超滤膜分离系统截留到所需要的活性蛋白质部分，经过微波真空干燥得到螺旋藻取营养蛋白粉。

螺旋藻溢流循环超声波破碎工作时间为5～10s，间歇时间为5～10s，破碎时间为10～90分钟，为防止温度过高使蛋白变性，破碎时藻体的温度应控制在10℃以内，滤布过滤，滤液在6000～14000 rpm高速离心20～60min，去沉淀，上清液过超滤膜，收集截留蛋白质部分经过微波真空干燥得到螺旋藻营养蛋白粉。

所述螺旋藻溢流循环超声波破碎参数为超声波聚能工作频率15～80KHZ，超声波功率600～24000W。

所述螺旋藻溢流循环超声波破碎参数为超声波聚能工作频率为15～33KHZ，超声波功率为600～4600W；体系温度始终控制在0～40℃的范围内。

所述微波真空干燥设备的真空度控制在-101KPa～-93.7 KPa，微波工作频率为2450±50 MHz，干燥过程中的温度始终控制在40℃以内。

所述制备过程中溢流循环超声波破碎螺旋藻的体系温度始终控制在10℃以内，其他环节温度控制在40℃以内。

众所周知气压降低，水的沸点同时降低，如在一个标准大气压下，水的沸点是100℃，而在-93.7KPa，水的沸点却是40℃。在传统干燥方式中，热是通过对流、传导、辐射进行，由外部向内渗透，但是，在真空条件下通过空气对流传热难以进行，只有依靠热传导及辐射的方式给物料提供热能，被加热物料表面温度高内部温度低，内外温差大，温度难以控制。所以，常规真空干燥方法热的传导速度缓慢、能耗大、效率低、干燥时间长。微波加热是一种辐射加热，是微波对物体直接发生作用，使微波辐射进入物料内部，使物料内的水等极性份子按照微波频率进行同步旋转和摆动而产生摩擦热，使物料内部和表面同时被加热，无须通过对流或传导来传递热量，所以加热速度快、热效率高、处理时间短，物料内外温度均匀，因此节约能源，干燥效率高，干燥质量好。 

微波真空干燥技术是微波能技术与真空技术、喷雾干燥技术相结合，它兼备了微波干燥、真空干燥和喷雾干燥的优点，同时克服了常规真空干燥或喷雾干燥过程中温度高、时间长、能耗大的缺点，在一般干燥过程中，干燥温度在0～60摄氏度，具有干燥产量高、质量好、加工成本低等优点。此外在低温低压下干燥时氧含量低，被干燥物料氧化反应减弱变缓，从而保证了物料的风味、外观和色泽，易于干燥热敏性物料，特别是对螺旋藻（富硒）活性营养成分的低温干燥，具有其独特的优势，干燥速度也远高于常规干燥，其比值一般在十几甚至几十以上。

超滤是以压差为驱动力的膜分离技术。选用不同孔径的不对称性微孔膜，按照截留分子量的大小，可分离300～1000kD的大分子物质。溶质或悬浮物料按大小不同而分离，比膜孔小的物质和溶剂一起透过膜，而较大的物质则被截留。这是一个简单的过程，在操作过程中无相变化，不会改变产品的性能和活性，超滤过程不用添加任何化学药剂，无需热处理，特别适用于热敏性物质，对不稳定产品是安全的；超滤设备和工艺较其它分离方法简单，耗能低，滤膜可以反复多次使用；超滤处理量大，处理时间短，样品残留小，产品收率高。同时在超滤的过程中，不仅可以过滤除去无机盐和小分子有害物质，提高产品的安全性，同时也起到浓缩了提取物，使产品易于干燥。

本发明的优点在于：该方法与现有技术相比，破碎效率极高，时间短，藻内活性物质的提取率高、物质功能活性保存完好，且自动化操作，可用于工业化大规模生产；具有干燥速度快、时间短、物料温度低、色香味及营养成分保留好等优点，能耗是普通干燥设备的1/20～1/10；所提取蛋白质粉保持天然活性，色香味及营养成分保留好等优点，供制备不同类型的食品、保健食品或化妆品使用。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明具体实施方式的描述说明但不限制本发明。

实施例1、一种螺旋藻（富硒）的破碎方法

称取鲜螺旋藻（富硒）500g，悬浮于1000ml纯净水中， 0℃条件下溢流循环超声波破碎提取。超声波功率为24000W，频率为15KHZ；超声波工作时间为20s，间歇时间为20s；超声波破碎时间为10分钟，每工作5分钟，间歇5分钟。在超声波破碎完成后取样，在400倍显微镜下观察螺旋藻的破碎情况，结果为螺旋藻（富硒）细胞完全破碎。

实施例2、一种螺旋藻（富硒）的破碎方法

称取鲜螺旋藻（富硒）500g，悬浮于1000ml纯净水中，10℃条件下溢流循环超声波破碎提取。超声波功率为4600W，频率为33KHZ；超声波工作时间为10s，间歇时间为10s；超声波破碎时间为60分钟，每工作5分钟，间歇5分钟。在超声波破碎完成后取样，在400倍显微镜下观察螺旋藻的破碎情况，结果为螺旋藻（富硒）细胞完全破碎。

实施例3、一种螺旋藻（富硒）的破碎方法

称取鲜螺旋藻（富硒）500g，悬浮于1000ml纯净水中，40℃条件下溢流循环超声波破碎提取。超声波功率为600W，频率为80KHZ；超声波工作时间为5s，间歇时间为20s；超声波破碎时间为120分钟，每工作5分钟，间歇5分钟。在超声波破碎完成后取样，在400倍显微镜下观察螺旋藻的破碎情况，结果为螺旋藻（富硒）细胞完全破碎。

实施例4、一种螺旋藻（富硒）活性营养成分的干燥方法

称取鲜螺旋藻（富硒）50Kg，悬浮于100L纯净水中，溢流循环超声波破碎提取，提取液4℃18000rpm高速离心20min，取上清液。上清液于-93.7KPa微波真空干燥得固体营养粉，干燥箱体内温度为40℃，微波工作频率为2450MHz。取样并检测干燥粉的水分含量，水分含量应不高于3%。

实施例5、一种螺旋藻（富硒）活性营养成分的干燥方法

称取鲜螺旋藻（富硒）50Kg，悬浮于100L纯净水中，溢流循环超声波破碎提取，提取液4℃18000rpm高速离心60min，取上清液。上清液于-101MPa微波真空干燥得固体营养粉，干燥箱体内温度为10℃，微波工作频率为2500MHz。取样并检测干燥粉的水分含量，水分含量应不高于3%。

实施例6、一种从螺旋藻（富硒）中提取营养蛋白粉的生产工艺及制备方法

称取鲜螺旋藻（富硒）50Kg，悬浮于100L纯净水中，4℃条件下溢流循环超声波破碎提取。超声波功率为24000W，频率为15KHZ；超声波工作时间为5s，间歇时间为20s；超声波破碎时间为10分钟。提取液通过滤布过滤，过滤液在4℃下14000 rpm高速离心60min，去除沉淀物，上清液即为螺旋藻（富硒）蛋白质粗提物。

取上清液，于-101KPa微波真空干燥即得螺旋藻（富硒）营养蛋白粉。微波真空干燥箱体内温度为4℃，微波工作频率为2400MHz。

实施例7、一种从螺旋藻（富硒）中提取营养蛋白粉的生产工艺及制备方法

称取鲜螺旋藻（富硒）50Kg，悬浮于100L纯净水中，10℃条件下溢流循环超声波破碎提取。超声波功率为4600W，频率为20KHZ；超声波工作时间为10s，间歇时间为10s；超声波破碎时间为90分钟。提取液通过滤布过滤，过滤液在10℃下18000 rpm高速离心10min，去除沉淀物，上清液即为螺旋藻（富硒）蛋白质粗提物。

取上清液，通过超滤膜分离系统循环超滤，超滤膜的截留孔径为10000MW CO，操作压力为0.5M Pa。超滤完成后，弃去超滤透过液，收集截留液体。截留液即为螺旋藻（富硒）中提取的营养蛋白液。

取截留液，于-101KPa微波真空干燥即得螺旋藻（富硒）营养蛋白粉。微波真空干燥箱体内温度为10℃，微波工作频率为2450MHz。

实施例8、一种从螺旋藻（富硒）中提取营养蛋白粉的生产工艺及制备方法

称取鲜螺旋藻（富硒）50Kg，悬浮于100L纯净水中， 0℃条件下溢流循环超声波破碎提取。超声波功率为600W，频率为33KHZ；超声波工作时间为10s，间歇时间为5s；超声波破碎时间为120分钟。提取液通过滤布过滤，过滤液在0℃下6000 rpm高速离心60min，去除沉淀物，上清液即为螺旋藻（富硒）蛋白质粗提物。

取上清液，通过超滤膜分离系统循环超滤，超滤膜的截留孔径为10000MW CO，操作压力为0.5M Pa。超滤完成后，弃去超滤透过液，收集截留液体。截留液即为螺旋藻（富硒）中提取的营养蛋白液。

取截留液，于-101KPa微波真空干燥即得螺旋藻（富硒）营养蛋白粉。微波真空干燥箱体内温度为0℃，微波工作频率为2450MHz。

实施例9、一种从螺旋藻（富硒）中提取营养蛋白粉的生产工艺及制备方法

称取鲜螺旋藻（富硒）50Kg，悬浮于100L纯净水中， 40℃条件下溢流循环超声波破碎提取。超声波功率为12000W，频率为20KHZ；超声波工作时间为10s，间歇时间为20s；超声波破碎时间为40分钟。提取液通过滤布过滤，过滤液在40℃下8000 rpm高速离心30min，去除沉淀物，上清液即为螺旋藻（富硒）蛋白质粗提物。

取上清液，通过超滤膜分离系统循环超滤，超滤膜的截留孔径为10000MW CO，操作压力为0.5MPa。超滤完成后，弃去超滤透过液，收集截留液体。截留液即为螺旋藻（富硒）中提取的营养蛋白液。

取截留液，于-93.7KPa微波真空干燥即得螺旋藻（富硒）营养蛋白粉。微波真空干燥箱体内温度为40℃，微波工作频率为2500MHz。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种螺旋藻营养蛋白粉的生产工艺及制备方法，其特征在于：所述的生产工艺包含溢流循环超声波破碎、超滤膜分离和微波真空干燥。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋藻营养蛋白粉的生产工艺及制备方法，其特征在于：其具体步骤为将螺旋藻通过溢流循环超声波破碎后，超声波工作时间为5～20s，间歇时间为5～20s，破碎时间为10～120分钟，通过滤布过滤，并将滤液6000～18000 rpm高速离心10～120min，去除沉淀物，上清液通过超滤膜分离系统截留到所需要的活性蛋白质部分，经过微波真空干燥得到螺旋藻取营养蛋白粉。

3.根据权利要求1所述的一种螺旋藻营养蛋白粉的生产工艺及制备方法，其特征在于：螺旋藻溢流循环超声波破碎工作时间为5～10s，间歇时间为5～10s，破碎时间为10～90分钟，为防止温度过高使蛋白变性，破碎时藻体的温度应控制在10℃以内，滤布过滤，滤液在6000～14000 rpm高速离心20～60min，去沉淀，上清液过超滤膜，收集截留蛋白质部分经过微波真空干燥得到螺旋藻营养蛋白粉。

4.根据权利要求1所述的一种螺旋藻营养蛋白粉的生产工艺及制备方法，其特征在于：所述螺旋藻溢流循环超声波破碎参数为超声波聚能工作频率15～80KHZ，超声波功率600～24000W。

5.根据权利要求1所述的一种螺旋藻营养蛋白粉的生产工艺及制备方法，其特征在于：所述螺旋藻溢流循环超声波破碎参数为超声波聚能工作频率为15～33KHZ，超声波功率为600～4600W；体系温度始终控制在0～40℃的范围内。

6.根据权利要求1所述的一种螺旋藻营养蛋白粉的生产工艺及制备方法，其特征在于：所述微波真空干燥设备的真空度控制在-101KPa～-93.7 KPa，微波工作频率为2450±50 MHz，干燥过程中的温度始终控制在40℃以内。

7.根据权利要求1所述的一种螺旋藻营养蛋白粉的生产工艺及制备方法，其特征在于：所述制备过程中溢流循环超声波破碎螺旋藻的体系温度始终控制在10℃以内，其他环节温度控制在40℃以内。