螺旋藻提取物的製備方法
2023-09-19 23:01:35
專利名稱：螺旋藻提取物的製備方法
技術領域：
本發明涉及植物中主要化學成分的提取方法，特別涉及螺旋藻主要化學成分的生物提取方法。
背景技術：
螺旋藻(Spirulina)是一種多細胞絲狀微藻，其營養成分極其豐富，蛋白質含量高達60-70%，且蛋白質組成合理，富含人體必需而又不能自行合成的八種胺基酸，是迄今為止所發現的最優秀的天然蛋白質食品源，此外，螺旋藻還含有豐富的維生素和礦物質等。大量研究表明，螺旋藻在降血脂、抗癌、抗衰老、抗輻射、護肝、提高機體免疫力與造血功能、調節代謝機能等方面均具有保健功效。目前，市售的螺旋藻產品主要是螺旋藻細粉或以螺旋藻細粉按常規製劑方法製成的片劑或膠囊劑，其存在如下問題一，螺旋藻具有較重的腥味， 現有的螺旋藻產品未能消除此腥味，造成嗅覺刺激和口感不適；二，螺旋藻所含蛋白質主要存在於螺旋藻細胞內，簡單加工方法不能破壞螺旋藻的細胞壁，難以釋放出其所含的蛋白質；三，螺旋藻所含蛋白質中大多數為分子量在5萬以上的高蛋白，其只有被人體消化成小分子肽後才能被吸收利用，但人體有效的消化吸收率很低；此外，高蛋白攝取量過多時，還會產生較多的副作用。因此，螺旋藻雖然營養價值非常高，但其真正的應用價值目前並未充分體現出來。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的之一在於提供兩類培養基，其可以用於螺旋藻的發酵，其成本低，收率高。為實現上述目的，本發明的技術方案為
螺旋藻發酵培養基，按重量份計含有以下組分質量分數為5%的肝浸液4-6份，質量分數為1%的水蘇糖3-7份。優選的，按重量份計含有以下組分質量分數為5%的肝浸液4份，質量分數為1% 的水蘇糖5份。含有所述的螺旋藻發酵培養基的複合培養基，每IOOOmL複合培養基中由15g蛋白腖，6g酵母浸膏，0.5g可溶澱粉，5g氯化鈉，5g葡萄糖，瓊脂20g，70-130 mL螺旋藻發酵培養基，餘量為體積百分比為20%的西紅柿汁。本發明的另一目的在於克服現有技術存在的不足，提供生物提取螺旋藻寡肽的製備方法，其操作簡便、成本低廉，所得產品無腥味、提取率高、寡肽含量高、吸收性好。基於所述的螺旋藻發酵培養基或所述的複合培養基的螺旋藻提取物製備方法，具體包括以下步驟
a、發酵前處理
將螺旋藻細粉經超微粉化處理，再加入發酵輔助營養成分，製得發酵原液；
b、發酵將步驟a所得發酵原液接種於雙歧桿菌，用所述複合培養基進行發酵，製得發酵液； C、發酵後處理
將步驟b所得發酵液去除菌體並滅酶，濃縮，乾燥，即製得螺旋藻提取物。優選的，步驟a中所述超微粉化處理是將螺旋藻細粉粉碎成平均粒徑為60-80 μ m的超微粉，所述發酵原液中螺旋藻細粉的質量百分濃度為10%。優選的，步驟b中，所述雙歧桿菌的種齡為復甦後培養34小時，接種量為體積百分濃度2%。優選的，步驟b中，所述發酵條件為溫度35°C，初始PH值6. 5，攪拌速度100 r/ min,間歇攪拌5 min/2h，發酵周期72小時。優選的，步驟c中所述去除菌體並滅酶是取步驟b所得發酵液，離心去除菌體，收集上清液，超聲破碎其中殘存菌體，再加熱至溫度100°C滅酶20分鐘。優選的，步驟c中，所述乾燥為冷凍乾燥，具體工藝為冷凍溫度為零下50至零下 70攝氏度，升華溫度為30攝氏度，冷凍乾燥時間為72小時。優選的，在步驟c後，還包括將所述螺旋藻提取物制粒，具體為將所述螺旋藻提取物與β-環糊精按質量比為8:2的比例混合。本發明的有益效果在於採用超微粉化物理方法和雙歧桿菌發酵生物方法相結合的工藝對螺旋藻細粉進行處理，可有效消除螺旋藻的難聞腥味，從而改善最終產品的口感； 可有效破壞螺旋藻的細胞結構，游離出所含蛋白質，從而提高蛋白質提取率；可將高蛋白充分分解轉化為寡肽，提高寡肽含量，從而使最終產品易於吸收利用；本發明提取方法操作簡便，使用的原料、溶劑和微生物均無毒無害，不採用強酸、強鹼和有機溶劑，成本低廉，杜絕強烈化學反應導致的產品質量問題以及化學溶劑殘留所帶來的潛在健康威脅，基本做到三廢的零排放，可取得顯著的經濟效益、社會效益和生態效益，具有良好的應用前景和推廣價值。
為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細描述，其中
圖1為雙歧桿菌的生長曲線圖； 圖2為發酵輔助碳源優化試驗結果；
圖3為螺旋藻寡肽含量與雙歧桿菌CGMCC No. 2407生物量的關聯度分析圖。
具體實施例方式以下將參照附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。為了考察本發明技術方案的有效性，發明人首先進行了以下工藝條件優化試驗 1、發酵菌種優化試驗
方法將螺旋藻超微粉用蒸餾水溶解，製成質量百分濃度為10%的浸液，作為發酵原液，於溫度110°c、0. 2MPa高壓蒸汽滅菌20分鐘，冷卻備用；將待選菌種(長雙岐桿菌或青春雙岐桿菌)接種於發酵原液中進行發酵，發酵條件為溫度35°C，攪拌速度100 r/min,間歇攪拌5 min/2h，厭氧培養48小時，製得發酵液；考察發酵液中的活菌生物量和螺旋藻寡肽含量；活菌生物量測定採用平板培養法；螺旋藻寡肽含量測定是以質量百分濃度為16%的單寧酸為蛋白質沉澱劑，使發酵液中2300Da以上的高分子蛋白沉澱後，離心，用考馬斯亮蘭微量法測定上清液中的寡肽含量。 結果見表1 ；從表可知，長雙岐桿菌(CGMCC No. 1085，保藏單位中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心。保藏地點中國.北京.中關村)。的發酵性能優於青春雙岐桿菌。
表1、發酵菌種憂化試驗結果
菌種活菌生物重蟋旋藻寡肽含重
S(cfu/mL)(g/L)
長雙岐懺菌2.2X10'139.3
青春雙岐桿菌1.4 XlO7102.92、發酵接種種齡優化試驗
方法將螺旋藻超微粉用蒸餾水溶解，製成質量百分濃度為10%的浸液，作為發酵原液，於溫度110°c、0.2 Mb高壓蒸汽滅菌20分鐘，冷卻備用；將所述長雙岐桿菌接種於發酵原液中進行發酵，發酵條件為溫度35°C，攪拌速度100 r/min，間歇攪拌5 minAh,厭氧培養，製得發酵液；定時考察發酵液中的活菌生物量。結果見圖1 ；適宜種齡應選擇菌株對數生長後期，處於此期的菌株對新培養環境的適應期縮短，接種後能夠迅速生長，有利於縮短發酵周期；從圖可知，復甦後培養34小時，菌株繁殖已處於對數生長後期，因此，發酵適宜接種種齡為復甦後培養34小時。3、發酵接種量優化試驗
方法將螺旋藻超微粉用蒸餾水溶解，製成質量百分濃度為10%的浸液，作為發酵原液，於溫度110°c、0.2 MI^a高壓蒸汽滅菌20分鐘，冷卻備用；將復甦後培養34小時的所述長雙岐桿菌以不同接種量接種於發酵原液中進行發酵，發酵條件為溫度35°C，攪拌速度 100 r/min，間歇攪拌5 minAh,厭氧培養34小時，製得發酵液；考察發酵液中的活菌生物量和螺旋藻寡肽含量。結果見表2 ；從表可知，接種量對發酵性能有顯著影響，所述長雙岐桿菌發酵適宜接種量為體積百分濃度2%。
發酵靈itftistliif累
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活菌生_靈(ClWmL > 『45χ·0 _ iOoxIO 『 6 99,:10^ 『 5.13χ IlP1 『 1 含籯 IifU？4 J105 3 * 142.8 * O 54、發酵輔助碳源優化試驗
方法將螺旋藻超微粉和待選碳源(葡萄糖、水蘇糖、蔗糖、棉籽糖或麥芽糖)用蒸餾水溶解，製成發酵原液(含有質量百分濃度為10%的螺旋藻及質量百分濃度為5%的待選碳源)，於溫度110°C、0.2 MI^高壓蒸汽滅菌20分鐘，冷卻備用；將復甦後培養34小時的所述
5長雙岐桿菌以體積百分濃度為2%的接種量接種於發酵原液中進行發酵，發酵條件為溫度35°C，攪拌速度100 r/min，間歇攪拌5 minAh,厭氧培養48小時，製得發酵液；考察發酵液中的活菌生物量。結果見圖2 ；從圖可知，在待選碳源中，發酵適宜輔助碳源為水蘇糖。5、發酵原液各成分配比優化試驗
方法以螺旋藻超微粉、水蘇糖、質量百分濃度為5%的豬肝浸液為三因素，各取三個質量百分濃度水平，採用L9(34)正交表設計正交試驗，如表3和表4所示，製備各發酵原液， 於溫度110°C、0.2 MI^a高壓蒸汽滅菌20分鐘，冷卻備用；將復甦後培養34小時的所述長雙岐桿菌以體積百分濃度為2%的接種量接種於各發酵原液中進行發酵，發酵條件為溫度 35°C，攪拌速度100 r/min，間歇攪拌5 min/2h，厭氧培養48小時，製得發酵液；考察各發酵液中的活菌生物量。結果見表4和表5 ；由直觀分析及方差分析可知，A、B和C三因素對所述長雙岐桿菌的生長均具有顯著性影響，且影響大小為A > C > B，以活菌生物量高為優化指標，三因素適宜組合為A2B2C1，即發酵原液適宜由下述按質量百分濃度配比的各成分組成螺旋藻超微粉質量百分濃度為10%，水蘇糖5%，質量百分濃度為5%的豬肝浸液的體積百分濃度為4%，餘量為水。6、發酵條件優化實驗
方法發酵原液由下述按質量百分濃度配比的各成分組成質量百分濃度為10%的， 質量百分數為5%的水蘇糖，質量百分濃度為5%的豬肝浸液4% (即為0. 02%)，餘量為水； 於溫度110°C、0.2 MI^a高壓蒸汽滅菌20分鐘，冷卻備用；將復甦後培養34小時的所述長雙歧桿菌以體積百分濃度為2%的接種量接種於發酵原液中進行發酵；以溫度、初始pH值、發酵周期為三因素，各取三個水平，採用L9 (34)正交表設計正交試驗，如表6和表7所示，製備各發酵液；考察各發酵液中的活菌生物量。 結果見表7和表8 ；由直觀分析及方差分析可知，因素A、B和C對所述長雙歧桿菌的生長均具有顯著性影響，且影響大小為A > C > B，以活菌生物量高為優化指標，三因素適宜組合為A2B2C2，即適宜發酵條件為溫度35°C，初始pH值6. 5，發酵周期72小時。
權利要求
1.螺旋藻發酵培養基，其特徵在於，按重量份計含有以下組分質量分數為5%的肝浸液4-6份，質量分數為1%的水蘇糖3-7份。
2.根據權利要求1所述的螺旋藻發酵培養基，其特徵在於，按重量份計含有以下組分 質量分數為5%的肝浸液4份，質量分數為1%的水蘇糖5份。
3.含有權利要求1所述的螺旋藻發酵培養基的複合培養基，其特徵在於，每IOOOmL複合培養基中由15g蛋白腖，6g酵母浸膏，0. 5g可溶澱粉，5g氯化鈉，5g葡萄糖，瓊脂20g， 70-130 mL海水螺旋藻發酵培養基，餘量為體積百分比為20%的西紅柿汁。
4.基於權利要求1所述的螺旋藻發酵培養基或權利要求2所述的複合培養基的螺旋藻提取物的製備方法，其特徵在於，具體包括以下步驟a、發酵前處理將螺旋藻細粉經超微粉化處理，再所述複合培養基進行發酵，製得發酵原液；b、發酵將步驟a所得發酵原液接種於雙歧桿菌，用所述複合培養基進行發酵，製得發酵液；C、發酵後處理將步驟b所得發酵液去除菌體並滅酶，濃縮，乾燥，即製得螺旋藻主要化學成分提取物。
5.根據權利要求4所述的螺旋藻提取物的製備方法，其特徵在於，步驟a中所述超微粉化處理是將螺旋藻細粉粉碎成平均粒徑為60-80 μ m的超微粉，所述發酵原液中螺旋藻細粉的質量百分濃度為10%。
6.根據權利要求4所述的螺旋藻提取物的製備方法，其特徵在於，步驟b中，所述雙歧桿菌的種齡為復甦後培養34小時，接種量為體積百分濃度2%。
7.根據權利要求4所述的螺旋藻提取物的製備方法，其特徵在於，步驟b中，所述發酵條件為溫度35°C，初始pH值6. 5，攪拌速度100 r/min,間歇攪拌5 min/2h，發酵周期72 小時。
8.根據權利要求4所述的螺旋藻提取物的製備方法，其特徵在於，步驟c中所述去除菌體並滅酶是取步驟b所得發酵液，離心去除菌體，收集上清液，超聲破碎其中殘存菌體，再加熱至溫度100°C滅酶20分鐘。
9.根據權利要求4所述的螺旋藻提取物的製備方法，其特徵在於，步驟c中，所述乾燥為冷凍乾燥，具體工藝為冷凍溫度為零下50至零下70攝氏度，升華溫度為30攝氏度，冷凍乾燥時間為72小時。
10.根據權利要求4所述的螺旋藻提取物的製備方法，其特徵在於，在步驟c後，還包括將所述螺旋藻主要化學成分提取物制粒，具體為將所述螺旋藻提取物與環糊精按質量比為8:2的比例混合。
全文摘要
本發明公開了螺旋藻生物提取方法，包括三個步驟發酵前處理步驟，即將螺旋藻細粉經超微粉化處理，再加入所述複合培養基進行發酵，製得發酵原液；發酵步驟，即將發酵原液接種嗜螺旋藻雙歧桿菌進行發酵，製得發酵液；發酵後處理步驟，即將發酵液去除菌體並滅酶，濃縮，乾燥，製得螺旋藻主要化學成分提取物；本發明採用超微粉化物理方法和雙歧桿菌發酵生物方法相結合的工藝對螺旋藻細粉進行處理，可有效消除螺旋藻的難聞腥味，從而改善最終產品的口感；可有效破壞螺旋藻的細胞結構，游離出所含蛋白質，從而提高蛋白質提取率；可將高蛋白充分分解轉化為寡肽，提高寡肽含量，從而使最終產品易於吸收利用；本發明方法操作簡便，成本低廉，環境汙染小。
文檔編號A23L1/337GK102511847SQ20121000178
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月5日 優先權日2012年1月5日
發明者吳力克, 毛青, 王宇明 申請人:中國人民解放軍第三軍醫大學第一附屬醫院