CN106085943A - 一种富集稀有元素的螺旋藻粉及其制备方法和应用 - Google Patents

一种富集稀有元素的螺旋藻粉及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种富集稀有元素的螺旋藻粉及其制备方法和应用，其是在螺旋藻养殖池中加入含有络合剂和稀有元素的培养液，使螺旋藻生长过程中主要通过络合反应，配合自身吸附作用，定向培养富集稀有元素的螺旋藻，稀有元素在培养液中以络合离子形式存在，在加入螺旋藻后进行络合后应，在螺旋藻中形成稳定而复杂的络合物分子，以定向培养生产出富碘、富铁、富锌、富镁、富硒等特定用途的产品。本发明成本低廉，产率高，可大生物量地生产出优质的蛋白质，全价营养物品，同时在生产过程中还释放出大量的氧气，可以起到净化环境的作用。制得的有机生物碘盐产品具有活性易吸收、耐高温不流失等优点，在418℃的高温中碘的保留量为93％，安全可靠。

Description

一种富集稀有元素的螺旋藻粉及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及生活保健食品技术领域，具体涉及一种富集稀有元素的螺旋藻粉及其制备方法和应用。
背景技术
碘在人体中实际上只有12-16毫克，绝大多数贮存在小小的甲状腺里，而这一点点似乎微不足道的碘在人体的生命过程中却起着举足轻重的作用，它参与制造一类叫做甲状腺激素的物质，这种物质对整个人体的代谢包括激素的代谢有着相当大的影响。
缺碘的孕妇，胎儿碘的代谢不正常，容易引起流产、早产；缺碘的胎儿大脑发育受到干扰，发生一种叫做克汀氏病的病患，小儿大脑发育不全，傻、痴、呆、先天愚型，成人后生活不能自理；缺碘的儿童体格发育障碍，智商低下；缺碘的青少年，性器官发育迟缓，第二性征处于婴儿状态；缺碘的成年人，发生轻、中、重度的甲状腺肿，即所谓“大颈泡”，性能力衰退甚至丧失，皮肤粗糙，皮发脱落等等。这些情况统称为碘缺乏病，顾名思义，就是由于缺碘所造成的。
1990年9月，71国首脑会议签署的《儿童生存、保护和发展世界宣言》中，确定了2000年全球实现消除碘缺乏病的目标。1991年3月，中国政府在宣言上签了字，表明了我国政府提高民族素质的庄严承诺。
由于碘是一个非常活泼元素，易于挥发。为保证碘盐质量，必须严密包装，避免风吹、日晒、高温等影响。平时应把碘盐在加盖的坛罐里，切忌水洗、锅熬。炒菜熬汤要先下菜后放盐，千万不要用碘盐爆锅，以防碘过热升华。病区居民用顺口溜总结了碘盐防治疾病的经验：“常吃碘盐好处多，即防呆傻又防瘤，妥善保管防挥发，炒菜熬汤别爆锅”。
我国是世界上碘缺乏危害最严重的国家之一，原病人口达4.78亿，占世界病区人口40％，占亚洲60％，我国现有的智力残疾人达1017万，其中80％以上是由于缺碘造成的，同时全国每年新增智残儿童达100万。据调查，碘缺乏病地区的儿童平均智商较正常儿童低10-15个百分点。为防止因缺碘而引发的疾病，我国宣布每年5月5日定为全国碘缺乏病宣传日。
我国在1972年12月，国务院公布了《食盐加碘防治地方性甲状腺肿暂行办法》，各地在控制或消除碘缺乏病方面取得了举世瞩目的成绩。然而近几年来，由于食盐市场管理混乱，非碘盐跨省区冲销严重，使得一度得到基本控制的碘缺乏病又开始回升，有的地区甚至回升幅度很大。
因此，我国规定食用盐中，必须加入一定量的碘，下决心消灭碘缺乏病，国家标准GB14880中规定食盐中碘的含量为30mg/kg±20％。由于我国目前食盐中的碘是无机碘，不如有机碘吸收利用率高，而富碘螺旋藻中的碘是有机生物碘，它显著特点是人体吸收利用率高，保健效果好。而且，我国的合格碘盐即在食盐中的加碘量并不是治疗量，而是预防量，是避免发生碘缺乏病的量。碘在人体的储备量是有限的。藻类有机生物碘盐为人体容易吸收，就相当于成倍地增加了食盐中的碘量，多余的碘会通过小便排出体外，因此食用藻类有机生物碘盐是绝对安全的。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题，就是提出一种富集稀有元素的螺旋藻粉及其制备方法和应用。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种富集稀有元素的螺旋藻粉，其是在螺旋藻养殖池中加入含有络合剂和稀有元素的培养液，使螺旋藻生长过程中主要通过络合反应，配合自身吸附作用，定向培养富集稀有元素的螺旋藻，稀有元素在培养液中以络合离子形式存在，在加入螺旋藻后进行络合后应，在螺旋藻中形成稳定而复杂的络合物分子，从而定向培养富集稀有元素的螺旋藻，经后期加工得到螺旋藻粉。
进一步地，所述络合剂为乙二胺四乙酸，所述稀有元素包括铁、镁、锌、硒、钼、钨、硼、锰、钛、铬。
进一步地，所述螺旋藻为经碘元素改造后的可对碘元素进行富集的极大螺旋藻或盐泽螺旋藻或钝顶螺旋藻，对应地，所述培养液中还含有碘元素。
一种富集稀有元素的螺旋藻粉的制备方法，其包括以下步骤：
(1)选用螺旋藻
选择的螺旋藻藻丝体长600-800μm，螺旋直径50-60μm，藻丝直径6-7μm，螺旋数5-8个；
(2)接种
当自然环境温度上升到15-20℃时，达到螺旋藻开始生长的基本条件，将螺旋藻接种到养殖池中进行扩大培养，接种量达到池内藻液在560nm波长时的OD值为0.2，期间往养殖池中通入足量螺旋藻生产所需的CO2以及小苏打和尿素，螺旋藻培液能够满足日产干粉8g/d.m2以上产量的需求，所述培养液中包括如下浓度的组分：100-200g/100L的碳酸氢钠、30-100g/100L的磷酸二氢钾、10-200g/100L氯化钠、30-100g/100L硫酸钾、30-100g/100L碳酰二胺、30-100g/100L硫酸镁、1-4g/100L氯化钙、1-4g/100L络合剂、1-6g/100L硫酸亚铁、0.1-1g/100L硫酸锌、0-1g/100L亚硒酸钠及各0-1g/100L的硒、钼、钨、硼、锰、钛、铬类稀有元素；
(3)扩藻
培养5-7天后，当池内藻液OD值达到0.8时，即向池内继续扩藻，扩藻后藻液OD值控制在0.2以上，当最先扩藻的藻池OD值达到1.0以上即可进行采收；
(4)采收螺旋藻
采收时间选择在上午7时到10时进行，通过水泵抽取藻液，经斜面筛网过滤收集成藻泥，再用自来水直接清洗；
(5)藻泥的灭菌与干燥
采收的藻泥在进入车间后立即经巴氏灭菌法处理，然后快速进行干燥，使之形成精细粉状产品，经无菌方式加工包装和储存；
(6)包装与储存
密封包装后，仓储采用高架分层式的原料库和成品库，保证库房内通风、干燥、堆放整齐、场地无尘。
进一步地，所述步骤(1)中，所述的螺旋藻为经碘元素改造后的可对碘元素进行富集的极大螺旋藻或盐泽螺旋藻或钝顶螺旋藻，对应地，所述培养液中还含有0-4g/100L的碘化钾。
进一步地，所述培养液中包括如下浓度的组分：170g/100L的碳酸氢钠、50g/100L的磷酸二氢钾、100g/100L的氯化钠、50g/100L的硫酸钾、50g/100L的碳酰二胺、50g/100L的硫酸镁、3g/100L的氯化钙、2g/100L的碘化钾、4g/100L的络合剂、4g/100L的硫酸亚铁、0.2g/100L得到硫酸锌、0.2g/100L的亚硒酸钠及各0-1g/100L的铁、镁、锌、硒、钼、钨、硼、锰、钛、铬类稀有元素。
进一步地，所述养殖池长度为30m，池子宽度比为3m，深度为60-70cm，池底坡度为2‰，养殖池之间间隔1m，所述养殖池上还设置有车轮式搅拌机，搅拌机转速为每分钟50转，使池内藻液流速保持20m/min，且所述养殖池中培养条件为：温度32℃，光照强度为3-3.5万勒克斯，pH值为9.0-10.0。
进一步地，所述养殖池两端距离池边60cm的池内设有隔离墙，所述隔离墙长1m，高50cm，使池内藻液在搅拌机搅拌下产生旋涡流。
进一步地，所述络合剂为乙二胺四乙酸。
本发明还提出了通过上述方法制备得到的富集稀有元素的螺旋藻粉在食盐中的应用，其在食用盐中的加入量为2-20公斤/吨。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：本发明利用螺旋藻容易吸附与络合微量元素，其络合的浓度有时高于培养环境中存量的几个数量级的特性，定向培养富稀有元素的螺旋藻产品。本发明成本低廉，产率高，可大生物量地生产出优质的蛋白质，全价营养物品，同时在生产过程中还释放出大量的氧气，可以起到净化环境的作用。用本发明的方法生产的生物有机碘盐产品具有活性易吸收、耐高温不流失等优点，在418℃的高温中碘的保留量为93％，安全可靠。
具体实施方式
为让本领域的技术人员更加清晰直观的了解本发明，下面将对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种富集稀有元素的盐泽螺旋藻粉，其是在螺旋藻养殖池中加入含有络合剂和稀有元素的培养液，使螺旋藻生长过程中主要通过络合反应，配合自身吸附作用，定向培养富集稀有元素的螺旋藻，稀有元素在培养液中以络合离子形式存在，在加入螺旋藻后进行络合后应，在螺旋藻中形成稳定而复杂的络合物分子，从而定向培养富集稀有元素的螺旋藻，经后期加工得到螺旋藻粉，其具体的的制备方法包括以下步骤：
(1)选用螺旋藻
选择的盐泽螺旋藻藻丝体长600-800μm，螺旋直径50-60μm，藻丝直径6-7μm，螺旋数5-8个；其中的
(2)接种
当自然环境温度上升到15-20℃时，达到螺旋藻开始生长的基本条件，将螺旋藻接种到养殖池中进行扩大培养，接种量达到池内藻液在560nm波长时的OD值为0.2，期间往养殖池中通入足量螺旋藻生产所需的CO2以及小苏打和尿素，螺旋藻培液能够满足日产干粉8g/d.m2以上产量的需求，所述培养液中包括如下浓度的组分：100-200g/100L的碳酸氢钠、30-100g/100L的磷酸二氢钾、10-200g/100L氯化钠、30-100g/100L硫酸钾、30-100g/100L碳酰二胺、30-100g/100L硫酸镁、1-4g/100L氯化钙、1-4g/100L络合剂(乙二胺四乙酸)、1-6g/100L硫酸亚铁、0.1-1g/100L硫酸锌、0-1g/100L亚硒酸钠及各0-1g/100L的铁、镁、锌、硒、钼、钨、硼、锰、钛、铬类稀有元素；
所述养殖池长度为30m，池子宽度比为3m，深度为60-70cm，池底坡度为2‰，养殖池之间间隔1m，所述养殖池上还设置有车轮式搅拌机，搅拌机转速为每分钟50转，使池内藻液流速保持20m/min；所述养殖池两端距离池边60cm的池内设有隔离墙，所述隔离墙长1m，高50cm，使池内藻液在搅拌机搅拌下产生旋涡流；所述养殖池中培养条件为：温度32℃，光照强度为3-3.5万勒克斯，pH值为9.0-10.0；
(3)扩藻
培养5-7天后，当池内藻液OD值达到0.8时，即向池内继续扩藻，扩藻后藻液OD值控制在0.2以上，当最先扩藻的藻池OD值达到1.0以上即可进行采收；
(4)采收螺旋藻
采收时间选择在上午7时到10时进行，通过水泵抽取藻液，经斜面筛网过滤收集成藻泥，再用自来水直接清洗；
(5)藻泥的灭菌与干燥
采收的藻泥在进入车间后立即经巴氏灭菌法处理，然后快速进行干燥，使之形成精细粉状产品，经无菌方式加工包装和储存；
(6)包装与储存
密封包装后，仓储采用高架分层式的原料库和成品库，保证库房内通风、干燥、堆放整齐、场地无尘。
本实施例中，根据培养目标，可选择性地将目标稀有元素加入量增加到1g/100L，可分别定向培养出富铁、富镁、富锌、富硒、富钼、富钨、富硼、富锰、富钛、富铬的螺旋藻粉。
培养过程中的日常管理
日常管理是螺旋藻高产养殖过程中的重要组成部分，主要包括以下三个方面：
(1)做好螺旋藻养殖日志。记录气温、水温、天气状况、降雨量，藻池PH值、OD值藻体生长状况、营养成分监测情况、镜检情况等。
(2)及时搅拌。搅拌可使培养池中螺旋藻藻液受光均匀、气体交换充分、营养盐分布均匀。在天气晴朗、气温高时宜多搅拌，阴雨天气、气温低时搅拌次数可少一些，一般每30分钟搅一次，每次时间掌握在池水流动2圈为宜。
实施例2
众所周知，碘具有很强的杀菌功能，人们利用碘这一特性，研制出很多以碘为基本元素的消毒剂。而螺旋藻其实质就是一种菌，早期称其为蓝细菌，要把碘加在螺旋藻培养液中，对螺旋藻的生长肯定是一种巨大灾难，也就是说要培养螺旋藻这一品种成为富碘螺旋藻几乎不可能。
因此，本实施例与实施例1的区别在于，所述螺旋藻为经碘元素改造后的盐泽螺旋藻，其可对碘元素进行富集，具体方式为，螺旋藻在高温、高光照、碱性环境下通过裂殖方式繁殖，让螺旋藻一年365天每天24小时都处在这一环境中，并保持充足的养份，做了几百组进行对比试验。分段分时逐步地、极微量地添加碘元素(每组计量，时间都不一样)。通过近5年时间，终于培养出能达到要求的富碘螺旋藻藻种，其生产出的藻粉完全达到国家标准；此外，相比实施例1，所述培养液中加入了0-4g/100L的碘化钾，实现富碘螺旋藻粉的生产目标，同时富碘螺旋藻粉中还可富集其他人体缺少的稀有元素，解决各地区人体因缺少部分稀有元素威胁生存健康的问题。碘及其他稀有元素在螺旋藻的生长过程主要是络合反应过程，也有少量是吸附。一开始碘和其他稀有元素在培养液中是以络合离子形式存在的，在加入螺旋藻后进行络合后应，形成新的、较大的、很稳定的而且很复杂的络合物分子。
另外需要说明的是，本发明中螺旋藻除了盐泽螺旋藻外，还可以采用钝顶螺旋藻和极大螺旋藻替换，因为经研究，极大螺旋藻的特点是生长速度快，盐泽螺旋藻的特点是富集稀有元素的能力较强。从而可将螺旋藻制备成不富碘元素的富铁、富镁、富锌、富硒、富钼、富钨、富硼、富锰、富钛、富铬的螺旋藻粉，也可以制备成富碘元素同时富硒、富钼、富钨、富硼、富锰、富钛、富铬的螺旋藻粉。
实施例3
由于富碘螺旋藻培养中，碘化钾的加入量越高，对螺旋藻的生长速度等方面影响越大，因此，本实施例与实施例2的区别在于，培养液中的营养组分为170g/100L的碳酸氢钠、50g/100L的磷酸二氢钾、100g/100L的氯化钠、50g/100L的硫酸钾、50g/100L的碳酰二胺、50g/100L的硫酸镁、3g/100L的氯化钙、2g/100L的碘化钾、4g/100L的乙二胺四乙酸、4g/100L的硫酸亚铁、0.2g/100L得到硫酸锌、0.2g/100L的亚硒酸钠及各0-1g/100L的铁、镁、锌、硒、钼、钨、硼、锰、钛、铬类稀有元素，稀有元素依据需定向培养的目标添加。
实施例4
制备得到的螺旋藻粉应用在食盐中，其在食用盐中的加入量为2-20公斤/吨。
经实施例3的方法制备得到的富碘螺旋藻粉产品加入食用盐中，加入量为5公斤/吨，制得的有机生物碘盐经过娄底市食品药品检验检测所检测，报告书编号为SP20160217，经BG/T13025.7-2012检测法检测，测得其中碘含量25.7mg/kg，在21-39mg/kg的标准指标内，同时对螺旋藻粉产品本身中的总砷、镉、汞含量进行检测，报告书编号为SP20160184，经GB5009.17-2014法检测，汞含量0.030mg/kg，低于≤0.05mg/kg的标准指标；经GB5009.15-2014法检测，镉含量0.10mg/kg，低于≤0.2mg/kg的标准指标；经GB5009.11-2014法检测，总砷含量0.20mg/kg，低于≤0.5mg/kg的标准指标。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种富集稀有元素的螺旋藻粉，其特征在于，其是在螺旋藻养殖池中加入含有络合剂和稀有元素的培养液，使螺旋藻生长过程中主要通过络合反应，配合自身吸附作用，定向培养富集稀有元素的螺旋藻，稀有元素在培养液中以络合离子形式存在，在加入螺旋藻后进行络合后应，在螺旋藻中形成稳定而复杂的络合物分子，从而定向培养富集稀有元素的螺旋藻，经后期加工得到螺旋藻粉。
2.根据权利要求1所述的富集稀有元素的螺旋藻粉，其特征在于，所述络合剂为乙二胺四乙酸，所述稀有元素包括铁、镁、锌、硒、钼、钨、硼、锰、钛、铬。
3.根据权利要求1所述的富集稀有元素的螺旋藻粉，其特征在于，所述螺旋藻为经碘元素改造后的可对碘元素进行富集的极大螺旋藻或盐泽螺旋藻或钝顶螺旋藻，对应地，所述培养液中还含有碘元素。
4.根据权利要求1所述的富集稀有元素的螺旋藻粉的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)选用螺旋藻
选择的螺旋藻藻丝体长600-800μm，螺旋直径50-60μm，藻丝直径6-7μm，螺旋数5-8个；
(2)接种
当自然环境温度上升到15-20℃时，达到螺旋藻开始生长的基本条件，将螺旋藻接种到养殖池中进行扩大培养，接种量达到池内藻液在560nm波长时的OD值为0.2，期间往养殖池中通入足量螺旋藻生产所需的CO2以及小苏打和尿素，螺旋藻培液能够满足日产干粉8g/d.m2以上产量的需求，所述培养液中包括如下浓度的组分：100-200g/100L的碳酸氢钠、30-100g/100L的磷酸二氢钾、10-200g/100L氯化钠、30-100g/100L硫酸钾、30-100g/100L碳酰二胺、30-100g/100L硫酸镁、1.4g/100L氯化钙、1-4g/100L络合剂、1-6g/100L硫酸亚铁、0.1-1g/100L硫酸锌、0-1g/100L亚硒酸钠及各0-1g/100L的铁、镁、锌、硒、钼、钨、硼、锰、钛、铬类稀有元素；
(3)扩藻
培养5-7天后，当池内藻液OD值达到0.8时，即向池内继续扩藻，扩藻后藻液OD值控制在0.2以上，当最先扩藻的藻池OD值达到1.0以上即可进行采收；
(4)采收螺旋藻
采收时间选择在上午7时到10时进行，通过水泵抽取藻液，经斜面筛网过滤收集成藻泥，再用自来水直接清洗；
(5)藻泥的灭菌与干燥
采收的藻泥在进入车间后立即经巴氏灭菌法处理，然后快速进行干燥，使之形成精细粉状产品，经无菌方式加工包装和储存；
(6)包装与储存
密封包装后，仓储采用高架分层式的原料库和成品库，保证库房内通风、干燥、堆放整齐、场地无尘。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述的螺旋藻为经碘元素改造后的可对碘元素进行富集的极大螺旋藻或盐泽螺旋藻或钝顶螺旋藻，对应地，所述培养液中还含有0-4g/100L的碘化钾。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述培养液中包括如下浓度的组分：170g/100L的碳酸氢钠、50g/100L的磷酸二氢钾、100g/100L的氯化钠、50g/100L的硫酸钾、50g/100L的碳酰二胺、50g/100L的硫酸镁、3g/100L的氯化钙、2g/100L的碘化钾、4g/100L的络合剂、4g/100L的硫酸亚铁、0.2g/100L得到硫酸锌、0.2g/100L的亚硒酸钠及各0-1g/100L的铁、镁、锌、硒、钼、钨、硼、锰、钛、铬类稀有元素。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述养殖池长度为30m，池子宽度比为3m，深度为60-70cm，池底坡度为2‰，养殖池之间间隔1m，所述养殖池上还设置有车轮式搅拌机，搅拌机转速为每分钟50转，使池内藻液流速保持20m/min，且所述养殖池中培养条件为：温度32℃，光照强度为3-3.5万勒克斯，pH值为9.0-10.0。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述养殖池两端距离池边60cm的池内设有隔离墙，所述隔离墙长1m，高50cm，使池内藻液在搅拌机搅拌下产生旋涡流。
9.根据权利要求4或5或6所述的方法，其特征在于，所述络合剂为乙二胺四乙酸。
10.根据权利要求4-8任一项所述的方法制备得到的富集稀有元素的螺旋藻粉在食盐中的应用，其在食用盐中的加入量为2-20公斤/吨。
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