CN104039893B

CN104039893B - 藻青素的制备方法

Info

Publication number: CN104039893B
Application number: CN201280066791.7A
Authority: CN
Inventors: 小岛岩夫; 大段光司; 西川正洋
Original assignee: Ezaki Glico Co Ltd; Glico Foods Co Ltd
Current assignee: Ezaki Glico Co Ltd; Glico Foods Co Ltd
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2032-12-25
Also published as: US20140371433A1; JP6084169B2; TWI630241B; CN104039893A; US10214568B2; JPWO2013105430A1; TW201332456A; WO2013105430A1

Abstract

本发明提供一种藻青素的制备方法，其特征在于，向含有藻青素的蓝藻类的悬浊液中加入壳聚糖进行过滤。

Description

藻青素的制备方法

技术领域

本发明涉及藻青素的制备方法。

背景技术

螺旋藻等蓝藻类中含有藻青素，一直以来用作健康食品等的功能性材料或食品用色素。

作为从蓝藻类制备藻青素的方法已知有专利文献1～2的方法。

专利文献1、2中公开了使用磷酸钙作为凝聚剂的方法，在这种方法中过滤速度非常缓慢，纯度不够。也可以考虑通过离心分离去除杂质的方法，但这种情况下也不能充分地去除杂质。

由于分离后的含有藻青素的液体中杂质的比例高，引起堵塞，所以使利用过滤的固液分离工序产生困难，无法加入利用过滤器的无菌化工序。

由于藻青素对热不稳定，所以在工序中不能采取利用加热的杀菌，也不能进行利用过滤器的无菌化，因此不得不尽快将制品干燥，并于干燥后对制品进行杀菌。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4677250号公报

专利文献2：日本专利第4048420号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的目的在于提供一种高效且高纯度地制备蓝藻类所含有的藻青素的技术。

用于解决课题的方法

本发明提供以下的藻青素的制备方法。

项1.一种藻青素的制备方法，其特征在于，向含有藻青素的蓝藻类的悬浊液中加入壳聚糖进行过滤。

项2.如项1所述的藻青素的制备方法，其中，供过滤的悬浊液中的壳聚糖的浓度为0.01～1重量％。

项3.如项1或2所述的藻青素的制备方法，其中，供过滤的悬浊液包含缓冲液。

项4.如项3所述的藻青素的制备方法，其中，上述缓冲液为磷酸缓冲液或乙酸缓冲液。

项5.如项1～4中任一项所述的藻青素的制备方法，其中，向含有藻青素的蓝藻类的悬浊液中加入壳聚糖和活性炭进行过滤。

项6.如项5所述的藻青素的制备方法，其中，供过滤的悬浊液中的壳聚糖的浓度为0.01～1重量％，活性炭的浓度为0.1～10重量％。

项7.如项1～6中任一项所述的藻青素的制备方法，其中，同时加入壳聚糖和活性炭后进行过滤。

发明的效果

在制造藻青素的干燥品或液态品的情况下，能够制造杂质少的高品质的藻青素色素。而且色素成分的回收率提高。另外，在制造液态品的时候，能够不经过干燥后进行杀菌、然后再溶解这样的不必要的工序，而制造无菌化的液态品。

通过利用壳聚糖作为制造工序中的凝聚工序所使用的凝聚剂，并且最优化其配合量，能够实现确保了良好的过滤速度的通过过滤进行的藻青素和蓝藻残渣的分离。

通过凝聚工序的改良，在凝聚工序中还能够去除导致膜的堵塞的杂质(例如核酸成分等)，因此，可以在之后的工序中加入无菌化工序，将含有藻青素的液体无菌化。由于能够在生产工序的早期阶段实现无菌化，所以能够防止因制造工序中的杂菌污染导致的品质下降。另外，不需要干燥制品，省去了不必要的工序能够容易地制造液态品(占现在的流通品中的大部分)。此外，在制造液态品时，目前为止，使干燥的制品再次溶解于水时，为了防止剧烈的起泡，需要添加消泡剂(脂肪酸酯等为主要成分)，而通过本发明，能够不添加消泡剂来制造液态品。

另外，在壳聚糖凝聚工序中，并用活性炭来促进杂质去除效果，显著地改善过滤性能，同时能够减轻在实际制造时使用的过滤布和精密过滤膜的清洗负担。

具体实施方式

本发明中，作为蓝藻类，可以列举：螺旋藻(Spirulina)属、节旋藻(Arthrospira)属、束丝藻(Aphanizomenon)属、侧生藻(Fisherella)属、鱼腥藻(Anabaena)属、念珠藻(Nostoc)属、集胞藻(Synechocystis)属、聚球藻(Synechococcus)属、单歧藻(Tolypothrix)属、隐杆藻(Aphanothece)属、鞭枝藻(Mastigoclaus)属、宽球藻(Pleurocapsa)属等，其中优选例示以工业化规模生产且已经确认其安全性的属于螺旋藻和节旋藻的蓝藻类。

作为制备藻青素的原料，即可以使用未加工的蓝藻类，也可以使用干燥处理后的蓝藻类。就蓝藻类的干燥品而言，即可以按通常方法将未加工的蓝藻类制成干燥品，也可以使用市售的干燥品。

本发明的方法中，制备蓝藻类的悬浊液。例如在使用蓝藻类的干燥品时，制成作为蓝藻类的固体成分(干燥品)为0.1％～20重量％的干燥品的悬浊液即可。在使用未加工的蓝藻类时，制备以此为基准的程度的固体成分的悬浊液即可。

蓝藻类的悬浊液是使蓝藻类悬浮于水中。悬浊液可以由水和蓝藻类构成，但为了调整pH值也可以将蓝藻类悬浮于缓冲液中。缓冲液优选使用磷酸缓冲液、乙酸缓冲液，但不仅限于这些缓冲液。作为悬浊液的pH，可以列举4～8左右，优选列举5～7左右。用于使pH保持一定的盐，既可以直接以固体添加，也可以以制成水溶液的状态添加到蓝藻类或其悬浊液中。缓冲液的盐(缓冲剂)的种类没有特别限制，优选磷酸盐，乙酸盐、柠檬酸盐，更优选磷酸盐、乙酸盐。在盐的种类为磷酸盐时，可以作为溶液添加到悬浊液中，也可以作为固体添加磷酸盐。

作为磷酸盐，例如可以列举：磷酸三钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠等磷酸钠盐；磷酸三钾、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾等磷酸钾盐；磷酸二氢铵等水溶性磷酸盐。磷酸缓冲液优选磷酸与碱金属(钠、钾、锂等)的缓冲液，可以列举例如：磷酸二氢钠与磷酸氢二钠的缓冲液、磷酸二氢钾与磷酸氢二钾的缓冲液等。磷酸缓冲液也可以使用磷酸三钠和磷酸等其他材料。磷酸缓冲液优选含有磷酸二氢钠和磷酸氢二钠的缓冲液。

作为乙酸盐，可以列举例如：乙酸钠、乙酸钾、乙酸锂、乙酸铵等水溶性乙酸盐。乙酸缓冲液优选乙酸与碱金属(钠、钾、锂等)的缓冲液，可以列举例如：乙酸与乙酸钠的缓冲液、乙酸与乙酸钾的缓冲液等。乙酸缓冲液也可以使用乙酸钙或乙酸镁和乙酸等其他材料。

作为柠檬酸盐，可以列举例如：柠檬酸钠、柠檬酸二氢钠、柠檬酸氢二钠、柠檬酸三钠等柠檬酸钠盐；柠檬酸钾、柠檬酸二氢钾、柠檬酸氢二钾、柠檬酸三钾等柠檬酸钾盐；柠檬酸二氢铵等水溶性柠檬酸盐。柠檬酸缓冲液优选柠檬酸与碱金属(钠、钾、锂等)的缓冲液，可以列举例如：柠檬酸二氢钠与柠檬酸氢二钠的缓冲液、柠檬酸二氢钾与柠檬酸氢二钾的缓冲液、柠檬酸与柠檬三钠的缓冲液等。柠檬酸缓冲液也可以使用柠檬酸钙和柠檬酸等其他材料。

缓冲液优选以使缓冲剂的浓度在悬浊液中为0.1～10重量％的浓度的方式添加，更优选0.3～3重量％的浓度。

例如，磷酸缓冲液优选以使磷酸+磷酸盐的浓度在悬浊液中为0.1～10重量％的浓度的方式添加，更优选0.3～3重量％的浓度。

乙酸缓冲液优选以使乙酸+乙酸盐的浓度在悬浊液中为0.1～10重量％的浓度的方式添加，更优选0.3～3重量％的浓度。

柠檬酸缓冲液优选以使柠檬酸+柠檬酸盐的浓度在悬浊液中为0.1～10重量％的浓度的方式添加，更优选0.1～1重量％的浓度。

向蓝藻类的悬浊液中添加壳聚糖。壳聚糖有效地吸附源自蓝藻类的杂质，能够通过过滤容易地去除杂质。通过添加壳聚糖，显著提升过滤速度。壳聚糖的配合量相对于悬浊液为0.01～1重量％左右，优选为0.03～0.8重量％左右，更优选为0.05～0.5重量％左右。如果壳聚糖的配合量过少，则会由于堵塞，而使过滤速度降低，壳聚糖的配合量过多，也会使过滤速度下降。即，壳聚糖存在最适合的配合量。

最适合的壳聚糖浓度在磷酸缓冲液和乙酸缓冲也中不同。使用乙酸缓冲液时的壳聚糖的优选配合量为0.05～0.3重量％左右；使用柠檬酸缓冲液时的壳聚糖的优选配合量为0.1～0.6重量％左右。

另外，最适合的壳聚糖浓度依赖于缓冲液的浓度。即，缓冲液的浓度高时，优选增加壳聚糖的配合量，缓冲液的浓度低时，优选减少壳聚糖的配合量。

在优选的实施方式中，将壳聚糖和活性炭加入到蓝藻类的悬浊液中进行过滤。壳聚糖和活性炭的添加顺序没有限制，既可以在添加壳聚糖之后添加活性炭，也可在添加活性炭之后添加壳聚糖，还可以同时添加壳聚糖和活性炭。优选在壳聚糖和活性炭存在下进行过滤。活性炭的配合量没有特别限制，优选的配合量为0.05～5重量％左右，更优选的配合量为0.1～2重量％左右。

在优选的一个实施方式中，将壳聚糖和活性炭同时添加后进行过滤。此处的“同时”意为共存于同一溶液之中，并不限制添加顺序以及时间。

在进行悬浊液的制备以及过滤时水悬浊液的温度优选5～50℃左右，更优选10～35℃左右。

在得到藻青素色素的制备液时，可以对水悬浊液进行超声波处理、搅拌处理。搅拌可以非常缓慢，也可以将搅拌速度提升至悬浊液不至于相当激烈地剧烈起泡的程度来进行。另外，也可以间歇地进行搅拌。加入壳聚糖，根据需要添加活性炭，搅拌一定时间后，即可过滤。作为搅拌等的时间，可以列举1分钟～24小时，优选列举15分钟～5小时左右。在壳聚糖、活性炭在悬浊液中均匀混合后，进行过滤。悬浊液在过滤结束以前可以搅拌，也可以静置。过滤结束以前的时间可以列举1分钟～64小时，优选列举3分钟～24小时左右。

如此操作获得的藻青素可以以溶液状态(滤液)供给使用，亦可以进一步进行浓缩。浓缩方法优选利用超滤的浓缩，因为此法可降低溶液中夹杂的低分子性色素，有机杂质以及无机离子含量，提高精制度。用于超滤的超滤膜的截留分子量优选1,000～30,000，更优选5,000～20,000。

由于以溶液状态加热会导致色素分解，因此无菌化优选利用膜滤器(MF膜)进行。因为通过使用壳聚糖和活性炭，产生堵塞的成分已用被去除，所以能够用膜滤器没有问题地过滤。

用本发明的制备方法得到的藻青素可以添加糖类(海藻糖、甘油等)，盐类(例如柠檬酸盐)等使之稳定化作为水溶液提供，或者可以通过经过干燥工序，作为干燥粉末提供。干燥方法只要为藻青素不变性劣化的条件均可，优选喷雾干燥、减压干燥、冷冻干燥。

本说明书中的用语“壳聚糖”是指，将蟹、虾等的甲壳类的外骨骼与无机物(钙化合物)共同形成的成分的几丁质进行脱乙酰化处理后所得到的溶于酸性水溶液的物质。壳聚糖的化学结构的特征在于，为几丁质脱乙酰化后所得的葡糖胺且在分子内含有大量氨基结构。

本发明中所使用的“活性炭”没有特别限制，可广泛利用市场上流通的各种活性炭。活性炭可以为粉末状也可以为颗粒状。作为活性炭的原料，可以列举：椰子壳、棕榈仁、果实种子、锯末、桉树、松树等植物类、煤类、石油类的焦炭以及以这些为原料的沥青的碳化物、酚醛树脂、氯乙烯树脂、偏氯乙烯树脂等，优选使用源自椰子壳、棕榈仁、果实种子、锯末、桉树、松树等植物类材料的活性炭。活性炭的比表面积适合为500～3000m²/g左右，优选为800～2500m²/g左右。

本发明中所使用壳聚糖优选尽量不含杂质。杂质的含量优选为约10重量％以下，更优选为约5重量％以下，更加优选为约1重量％以下。

本发明中所使用的壳聚糖可作为水溶液使用，也可以溶解于水以外的溶剂中使用。另外，壳聚糖也可以不溶解在水或溶剂中而以固体的形态直接添加到藻类的悬浊液中。

实施例

以下根据实施例对本发明进行详细说明

(使用的凝聚剂)

·聚氯化铝(PAC；阳离子类高分子凝聚剂)

产品名 TAIPAC(大明化学工业株式会社生产)

·甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯氯甲烷盐均聚物(阳离子类高分子凝聚剂)

产品名 TAIPOLYMER TC-580(大明化学工业株式会社生产)

·丙烯酰胺-丙烯酸钠共聚物(阴离子类高分子凝聚剂)

产品名 TAIPOLYMER TA945(大明化学工业株式会社生产)

·几丁质壳聚糖 (阳离子类高分子凝聚剂)

·活性炭

产品名富士活性炭花F1-W50(Serachem株式会社生产)

实施例1

(方法)

将螺旋藻干燥藻体悬浮于磷酸钠溶液(0.82％磷酸二氢钠+0.84％磷酸氢二钠)中，于20℃缓慢搅拌16个小时提取藻青素成分。向该提取液中添加各种凝聚剂，用滤纸进行过滤(100ml规模)，进行最初一分钟的滤液量的测定以及滤液的分析。藻青素的吸收峰为A618nm，作为杂质的指标，计算相对于A618值的A260nm(核酸的最大吸收带)值。色价残留率(过滤工序的回收率)：以相对于未处理(未进行凝聚剂处理的滤液)的A618值的相对值表示。

(结果)

如表1、表2所示，壳聚糖处理的过滤速度最快，滤液中的杂质的比例最低。色价残留率也是壳聚糖处理最高。另外，无菌化用过滤器的滤液通过量也是壳聚糖处理最多。

[表1]

[表2]

*将100ml的各处理提取液供给折成四折的滤纸(Advantec公司生产No.2，185mm)、

最初的一分钟通过滤纸的滤液量。

**通过无菌化用过滤器(孔径大小0.2μm，膜面积约7.5cm²)的滤液的总量。

获得的藻青素溶液，260nm附近的核酸等杂质的极大吸收与未经凝聚剂处理以及磷酸钙处理的现有方法相比，显著降低，由此可知，本发明的色素液几乎不含源自螺旋藻的杂质。

实施例2

(方法)

将螺旋藻干燥藻体悬浮于磷酸钠溶液(磷酸二氢钠与磷酸氢二钠的重量比不变，而浓度改变后的各种溶液)或者乙酸钠与乙酸的混合液中，于20℃缓慢搅拌16个小时提取藻青素。向该提取液中添加壳聚糖(Flonac C)，用滤纸进行过滤(100ml规模)，进行最初一分钟的滤液量的测定以及滤液的分析。藻青素的吸收峰为A618nm，作为杂质的指标，计算相对于A618值的A260nm(核酸的最大吸收带)值。色价残留率(过滤工序的回收率)：以相对于未处理(未进行凝聚剂处理的滤液)的A618值的相对值表示。

(结果)

如表3所示，在盐浓度0％(自来水)、或者各浓度的磷酸缓冲液、或乙酸缓冲液中悬浮螺旋藻干燥藻体的任何情况下，经过壳聚糖处理，都能够以良好的过滤速度进行过滤，滤液中的杂质的比例也低。另外，无菌化用过滤器的滤液通过量也能够充分保证。

[表3]

实施例3和比较例1

按照以下的程序，通过离心分离(比较例1)或过滤(实施例3)进行藻青素的制备。

(i)提取：在磷酸缓冲液(0.86％磷酸二氢钠+0.88％磷酸氢二钠)中分散螺旋藻粉末3％，搅拌15个小时进行提取。

(ii)凝聚：向提取液中添加水溶性壳聚糖0.3％，使其凝聚。

(iii)固液分离：过滤时使用滤纸，回收滤液。

离心时在440～10，000xg的条件下进行10分钟离心分离，回收上清液

(iv)分析：使用0.45μm膜滤器测定各回收液的通液量。

滤纸：使用Advantec No.2定性滤纸

离心机：使用日立SCR20B，角度转子(50F-6A)

结果如下表4所示。

[表4]

由过滤获得的藻青素制备液，相对于通过离心分离获得的藻青素制备液，0.45μm膜滤器的通液量更多。由该结果可知，过滤的情况下，引起堵塞的杂质较少。

由该结果可知，通过本发明，能够降低实际制造中在过滤后的精密过滤工序中对膜的负担，减少因堵塞的膜的再生工序。

由以上可知，在使用壳聚糖的藻青素的制备中，相比于离心分离，过滤更为优选。

实施例4

按照以下程序，通过“壳聚糖和活性炭的同时处理”或者“壳聚糖和活性炭的分别处理”进行藻青素的制备。

分别处理工序：“提取”→“凝聚(壳聚糖)处理”→“过滤”→“活性炭处理”→“过滤”

同时处理工序：“提取”→“壳聚糖+活性炭处理”→“过滤”

(ii)壳聚糖处理：向提取液中添加水溶性壳聚糖0.4％，使其凝聚。

(iii)活性炭处理：向提取液中添加活性炭0.5％，搅拌1个小时。

(iv)过滤：使用滤纸，回收滤液。

(v)分析：使用0.45μm膜滤器测定各回收液的通液量。

结果如表5所示。

[表5]

	回收液量(ml)	0.45μm通液量(ml)
			未处理		3
分别处理	76	49
			同时处理	87	85以上

同时处理工序，相比于分别处理工序，0.45μm膜滤器的通液量更多。由此可知，同时处理工序，引起堵塞的杂质较少。

通过进行壳聚糖和活性炭的同时处理，能够降低实际制造中在过滤后的精密过滤工序中对膜的负担，减少因堵塞的膜的再生工序。

由以上可知，在使用壳聚糖和活性炭的藻青素的制备中，相比于分别处理工序，同时处理工序更为优选。

实施例5和比较例2

按照以下步骤，通过离心分离(比较例2)或过滤(实施例5)进行利用壳聚糖和活性炭的同时处理的藻青素的制备。

(ii)凝聚：向提取液中添加水溶性壳聚糖0.3％，使其凝聚。

：活性炭处理：向提取液中添加活性炭0.5％，缓慢搅拌1个小时。

(iii)固液分离：过滤使用滤纸，回收滤液。

离心以10，000xg的条件进行10分钟离心分离，回收上清液

(iv)分析：使用0.45μm膜滤器测定各回收液的通液量。

滤纸：使用Advantec No.2定性滤纸

离心机：使用日立SCR20B，角度转子(50F-6A)

结果如表6所示。

[表6]

	回收液量(ml)	0.45μm通液量(ml)
			同时处理过滤	170	170
同时处理离心	188	70

同时处理的条件下，在过滤和离心分离中，0.45μm过滤器的通液量在过滤处理时明显得到良好的结果。

从表6的结果可知，藻青素的制备中，通过同时处理壳聚糖与活性炭，且不使用过滤分离而使用过滤法，能够去除使0.45μm膜堵塞的杂质。

工业上的可利用性

本发明的藻青素制备方法能够从蓝藻类的悬浊液中高纯度且快速地制备藻青素，能够非常有效地去除蓝藻类残渣、不必要的蛋白质、核酸等。而且，本发明能够在精密过滤工序前，将造成传统的使用磷酸钙反应的通过凝聚过滤或者离心分离进行的藻青素制备方法的问题的精密过滤非透过性杂质去除，其结果，也能够制造藻青素的液态品。另外，通过凝聚时并用活性炭，能够期待在实际制造时减轻以下工序上的作业。

<过滤工程>

·由于能够充分完成滤饼的压榨，所以滤液的回收率提高。

·由于压滤机等的滤布不易堵塞，所以能够处理的液量大幅度增加。

·使用后的滤布更易清洗。

·滤饼从滤布的分离容易。进而通过全自动压滤机的自动运转控制成为可能。

<精密过滤工序>

·精密膜透过速度增加，能够处理的液量大幅度增加。

·膜的堵塞显著减轻，清洗(再生)更加简便。

Claims

1.一种藻青素的制备方法，其特征在于：

向含有藻青素的蓝藻类的悬浊液中加入壳聚糖进行过滤，壳聚糖的配合量的范围为0.05～0.5重量％。

2.如权利要求1所述的藻青素的制备方法，其特征在于：

供过滤的悬浊液包含缓冲液。

3.如权利要求2所述的藻青素的制备方法，其特征在于：

所述缓冲液为磷酸缓冲液或乙酸缓冲液。

4.如权利要求1～3中任一项所述的藻青素的制备方法，其特征在于：

向含有藻青素的蓝藻类的悬浊液中加入壳聚糖和活性炭进行过滤。

5.如权利要求4所述的藻青素的制备方法，其特征在于：

活性炭的浓度为0.1～10重量％。

6.如权利要求1～3中任一项所述的藻青素的制备方法，其特征在于：

同时加入壳聚糖和活性炭后进行过滤。