一种降血糖螺旋藻的培养方法
技术领域
本发明涉及一种应用于保健食品、医药领域的一种能有效降低血糖的螺旋藻的培养方法。
背景技术
目前,在中国糖尿病已经成为继心血管疾病和癌症之后第三大威胁人类健康的疾病,因此对于糖尿病的预防和治疗已经刻不容缓。市场针对糖尿病的保健食品,种类繁多,大多夸大其词,效果甚微,并且营养单一,保健效果并不理想。
螺旋藻是至今为止发现的营养最丰富、最全面的绿色食品,尤其蛋白质含量较高,氨基酸平衡,还含有丰富的必需脂肪酸(如r一亚麻酸等),螺旋藻本身也具有一定的降血糖的功效,但效果并不理想。
锌、硒、锰、铬都是人体必需的微量元素,已经被证明对血糖有很重要的调节作用。事实证明,每日补充足够得微量元素能有效预防和治疗糖尿病。硒能够清除体内的自由基,提高机体抗氧化和免疫能力,从而起到降低糖尿病并发症的作用。铬在体内参与糖和脂的代谢,锰的缺乏会导致胰腺发育不良,导致胰岛素合成降低。锌作为人体所需的重要元素,可以提高人体的免疫力。在日常的饮食很难满足人们对锌、硒、锰、铬的需求。通过利用生物转化途径生产具有较高生物活性的有机的锌、硒、锰、铬可避免无机成分所带来的毒性,并可协同天然活性分子的功能。因此,利用生物体富集有机硒、锌的研究受到广泛关注。而螺旋藻(Spirulina)易于大规模培养,作为锌、硒、锰、铬等微量元素的生物有机化的载体,可以大大提高螺旋藻的生物活性和营养附加值,提高其降血糖的作用,有更好的保健功能。
目前,对于螺旋藻富集微量元素的富集的研究有很多,如富硒螺旋藻、富锌螺旋藻等,但是所富集的元素单一,产量低。对于目前螺旋藻保健品的市场来说螺旋藻产品来说,其种类繁多,但是产品单一,螺旋藻的品质不高螺旋藻尤其是在某些微量元素含量方面并不是很高,如Zn、Se、Mn、Cr等元素。而Zn、Se、Mn、Cr都是人体所必须的微量元素,并且具有重要的保健功能。。相比较市场上其他营养元素较全的保健食品,大多数都是以复合维生素或多维元素的形式而开发的,如善存等,价格相对较高,属于人工复合的保健品。而螺旋藻属于天然的绿色保健食品,利用它对多种微量元素的富集,可得到富集不同元素的螺旋藻,但是功能不明显,缺少针对性。本发明利用螺旋藻在不同的培养条件下具有不同的富集元素的能力,并且通过对不同微量元素的富集可改善螺旋藻其他营养元素的含量特性,在其培养过程中合理的补充锌、硒、锰、铬四种对糖尿病有缓解功能的微量元素,最终得到一种针对缓解糖尿病的降血糖螺旋藻的保健产品。所以通过合理的方法让螺旋藻对不同的微量元素进行富集,在提高其降血糖能力的同时,进一步优化提高其他营养元素包括维生素、蛋白质的含量,获得营养谱优化的螺旋藻品种,使其营养更丰富,保健效果更佳。
鉴于以上研究,本发明探索了易于操作、成本低廉,产量高的一种能有效降低血糖的螺旋藻的制备方法。
发明内容
本发明的目的是获得一种能有效降血糖的螺旋藻的培养方法。以便改善和预防糖尿病的问题,同时增强机体的免疫能力。
为了实现上述目的本发明采用如下技术方案:
降血糖螺旋藻的培养方法,其特征在于:在温度24-26℃、pH 8~10、光照强度2500~3000lx、每天光照13-15h培养,采用改进Zarrouk培养液,将螺旋藻放在三角培养瓶中摇床培养,接种密度为OD560=0.25~0.35,在适当时间分别添加适量的Na2SeO3、MnCl4·4H2O、(C6H11O7)3Cr,待OD560达到1.3时收集藻体,冷冻干燥,制得降血糖藻螺旋藻。
所述的降血糖螺旋藻培养方法,其特征在于:包括以下步骤:将钝顶螺旋藻接种到250ml的三角培养瓶中,采用改进Zarrouk培养液,在温度24-26℃、pH8~10、光照强度2500~3000lx、每天13-15h光照摇床培养,接种密度为OD560=0.25~0.35,接种体积148-152ml,然后放在光照培养箱中摇床培养,当OD560为0.7时第一次加10mg Na2SeO3、1.2mg MnCl4·4H2O、7.5mg(C6H11O7)3Cr,当藻液OD560为0.85时第二次添加10mg Na2SeO3、1.2mg MnCl4·4H2O、7.5mg(C6H11O7)3Cr,当藻液OD560为1.0时第三次添加10mg Na2SeO3、1.2mg MnCl4·4H2O、7.5mg(C6H11O7)3Cr,继续培养,最后使Na2SeO3、MnCl4·4H2O、(C6H11O7)3Cr的最终浓度达到200mg/L、25.8mg/L、150mg/L,待OD560达到1.3时收集钝顶螺旋藻,培养11-13d,用蒸馏水洗2-3次钝顶螺旋藻,冷冻干燥后制得制得降血糖藻螺旋藻。
所述的降血糖螺旋藻的培养方法,其特征在于:所述的改进的Zarrouk培养液,为在Zarrouk培养液原有培养基的成分上继续添加ZnSO4,使其含量为3.8-4.2mg/L。
所述的降血糖螺旋藻的培养方法,其特征在于:所述的改进的Zarrouk培养液,为在Zarrouk培养液原有培养基的成分上继续添加ZnSO4,使其含量为4mg/L。
降血糖螺旋藻培养方法,1、降血糖螺旋藻培养方法,其特征在于在温度25℃、pH 8~10、光照强度2500~3000lx、每天光照14h培养,采用改进Zarrouk培养液(在原有成分上补加ZnSO4,使其含量为4mg/L),将螺旋藻放在三角培养瓶中摇床培养,接种密度为OD560=0.25~0.35,在适当时间分别添加适量的Na2SeO3、MnCl4·4H2O、(C6H11O7)3Cr。待OD560达到1.3时收集藻体,冷冻干燥,制得降血糖螺旋藻。
降血糖螺旋藻的培养方法,包括以下步骤:将钝顶螺旋藻放在250ml的三角培养瓶中,采用改进Zarrouk培养液(在原有成分上补加ZnSO4,使其含量为4mg/L),在温度20~25℃、pH 8~10、最佳光照强度2500~3000lx、每天14h光照中培养,接种密度为OD560=0.25~0.35,接种体积150ml,然后放在光照培养箱中,当OD560达到0.7时第一次加10mg Na2SeO3、1.2mg MnCl4·4H2O、7.5mg(C6H11O7)3Cr,当藻液OD560为0.85时第二次添加10mg Na2SeO3、1.2mgMnCl4·4H2O、7.5mg(C6H11O7)3Cr,当藻液OD560为1.0时第三次添加10mg Na2SeO3、1.2mg MnCl4·4H2O、7.5mg(C6H11O7)3Cr,继续培养,最后使Na2SeO3、MnCl4·4H2O、(C6H11O7)3Cr的最终浓度达到200mg/L、25.8mg/L、150mg/L。待OD560达到1.3时收集钝顶螺旋藻,培养周期为11-13d,用蒸馏水洗2-3次钝顶螺旋藻,制得降血糖螺旋藻。
本发明的有益效果:
(1)本实验通过合理的方法向螺旋藻培养基中添加锌、硒、锰、铬四种元素,显著提高了四种元素的含量。并且螺旋藻生长状态良好,产量有所增加。
(2)通过对必需氨基酸、主要的维生素、免疫功能相对值的检测发现:培养得到的螺旋藻比普通螺旋藻在必需氨基酸、主要的维生素相对含量上有显著提高,使螺旋藻的功能元素得到全面优化,免疫能力得到较大提高。
(3)小鼠的降血糖实验证明,添加四种元素后的螺旋藻的降血糖能力明显提高。当灌胃量在0.5g/kg时,小鼠血糖下降率达到40.55%。并且与降血糖的西药相比,其安全性更高,无毒副作用,适合高血糖患者长期服用。
附图说明
图1降血糖螺旋藻培养技术线路示意图。
图2降血糖螺旋藻小鼠降血糖效果图。
具体实施方式
实施例1:降糖螺旋藻的培养方法:将钝顶螺旋藻接种到250ml的三角培养瓶中,采用改进Zarrouk培养液(在原有Zarrouk培养液成分上补加ZnSO4,使其含量为4mg/L),在温度25℃、pH 9、最佳光照强度2500lx、每天14h光照摇床培养,接种密度为OD560=0.35,接种体积150ml,然后放在光照培养箱中摇床培养,当OD560为0.7时第一次加10mg Na2SeO3、1.2mg MnCl4·4H2O、7.5mg(C6H11O7)3Cr,当藻液OD560为0.85时第二次添加10mg Na2SeO3、1.2mg MnCl4·4H2O、7.5mg(C6H11O7)3Cr,当藻液OD560为1.0时第三次添加10mg Na2SeO3、1.2mg MnCl4·4H2O、7.5mg(C6H11O7)3Cr,继续培养,最后使Na2SeO3、MnCl4·4H2O、(C6H11O7)3Cr的最终浓度达到200mg/L、25.8mg/L、150mg/L。待OD560达到1.3时收集钝顶螺旋藻,培养周期为13d,用蒸馏水洗2-3次钝顶螺旋藻,冷冻干燥后制得制得降血糖螺旋藻。
具体工艺路线如图1所示。
实施例2:降血糖螺旋藻的培养方法:将钝顶螺旋藻接种到250ml的三角培养瓶中,采用改进Zarrouk培养液(在原有Zarrouk培养液成分上补加ZnSO4,使其含量为4mg/L),在温度25℃、pH 10、最佳光照强度3000lx、每天14h光照摇床培养,接种密度为OD560=0.35,接种体积150ml,然后放在光照培养箱中摇床培养,当OD560为0.7时第一次加10mg Na2SeO3、1.2mg MnCl4·4H2O、7.5mg(C6H11O7)3Cr,当藻液OD560为0.85时第二次添加10mg Na2SeO3、1.2mgMnCl4·4H2O、7.5mg(C6H11O7)3Cr,当藻液OD560为1.0时第三次添加10mg Na2SeO3、1.2mg MnCl4·4H2O、7.5mg(C6H11O7)3Cr,继续培养,最后使Na2SeO3、MnCl4·4H2O、(C6H11O7)3Cr的最终浓度达到200mg/L、25.8mg/L、150mg/L。待OD560达到1.3时收集钝顶螺旋藻,培养周期13d,用蒸馏水洗2-3次钝顶螺旋藻,冷冻干燥后制得降血糖螺旋藻。
降血糖螺旋藻中,总锌、总硒、总锰、总铬的含量的测定:称取取0.5g营养谱优化螺旋藻,加消化液(浓硝酸:高次氯酸=4:1)摇匀后,放置过夜,置于电热板上加热至有机物分解或色泽加深,补加1ml消化液继续消化,控制温度低于200度,如此反复至消化液澄清,有HClO4白烟冒出,继续加热至溶液1ml,用蒸馏水定容在25ml容量瓶中,用ICP测量有机锌、有机硒、有机锰、有机铬的含量。
降血糖螺旋藻的无机锌、无机硒、无机锰、无机铬的检测方法:取0.5g营养谱优化螺旋藻,加10ml的蒸馏水,置于加热板上加热沸腾20min.冷却离心,保存上清液,残渣再重复一次操作,合并上清液,上清液进行和总硒测定同样的方法消化测定,按比例加消化液摇匀后,放置过夜,置于电热板上加热至有机物分解或色泽加深,补加1ml消化液继续消化,控制温度低于200度,如此反复至消化液澄清,有HClO4白烟冒出,继续加热至溶液2ml,,用蒸馏水定容在25ml容量瓶中,用ICP测量无机锌、无机硒、无机锰、无机铬的含量。最后用总的含量减去无机的含量,得到有机的含量。表1为降血糖螺旋藻中有机锌、有机硒、有机锰、有机铬的含量测定结果;表2为必需氨基酸、主要维生素、免疫功能相对含量比较。表3为降血糖螺旋藻对糖尿病小鼠血糖值的影响。
表1:降血糖螺旋藻中有机锌、有机硒、有机锰、有机铬的含量测定结果;
表2:必需氨基酸、主要维生素、免疫功能相对含量比较。
检测项目 |
普通螺旋藻 |
降糖螺旋藻 |
丙氨酸 |
+3 |
+5 |
蛋氨酸 |
+3 |
+5 |
赖氨酸 |
+3 |
+4 |
亮白氨酸 |
+2 |
+3 |
异亮氨酸 |
+3 |
+5 |
缬氨酸 |
+3 |
+4 |
苏氨酸 |
+3 |
+5 |
色氨酸 |
+3 |
+4 |
维生素C |
+3 |
+5 |
维生素D |
+2 |
+5 |
维生素B1 |
+3 |
+6 |
维生素B6 |
+4 |
+5 |
维生素B12 |
+4 |
+6 |
注:值越大表示相对含量越高。
表3:降血糖螺旋藻对糖尿病小鼠血糖值的影响
必需氨基酸和主要维生素的相对含量的检测:将0.2g藻粉放在共振盘上,通过手握传感器测定样品的微磁场的频率和能量,经仪器放大,计算机处理后和设与仪器内部的营养指标的标准“量子共振谱”比较,输出相应的由负到正的相对量价值。
小鼠降血糖效果实验:取75只昆明小鼠,适应性饲养3天,12h后,腹腔注射四氧嘧啶(200mg/Kg),注射量为0.2mL/20g。三天后,禁食12h,小鼠取血,测血糖值,测试结果大于11.1mmoL/L的小鼠为合格的试验小鼠。将这些小鼠分为五组,空白对照组、模型组、普通螺旋藻组、降血糖螺旋藻低浓度组和高浓度组。普通螺旋藻组、营养谱优化螺旋藻低浓度组和高浓度组分别以0.25g/kg、0.25g/kg、0.5g/kg的量进行灌胃,周期为两周。在末次给药前12h动物禁食,给药2h后,测血糖值,计算降糖率。实验重复两次。图2为小鼠降血糖实验的降糖率的统计图。