钝顶螺旋藻中藻蓝蛋白提取纯化及稳定性研究

论文摘要

藻蓝蛋白是从藻类中提取得到的一种天然色素,安全无毒,且有多种药用功效和生理功能,被广泛应用于食品、医学、生物、化妆品等领域。如今,实现藻蓝蛋白的规模化生产,是人们研究的热点。本课题以钝顶螺旋藻为原料,旨在优化藻蓝蛋白的提取纯化工艺,为实现工业化生产提供理论依据；然后通过研究各因素对藻蓝蛋白稳定性的影响,选择一种方法提高其稳定性,并将稳定化的藻蓝蛋白应用于食品中。分别考察了超声、冻融、磁力搅拌三种方法对藻蓝蛋白提取效果的影响,结果表明,超声破碎法提取的藻蓝蛋白的提取率最高。通过单因素和正交试验,以提取率为评价指标,最后得出超声法的工艺条件为：超声功率650 W,提取时间1.5 h,提取温度35℃,料液比1：50,提取剂pH值为7.0,此工艺条件下的提取率为77.84%。纯化分为蛋白沉淀和超滤纯化。蛋白沉淀分别比较了硫酸铵分级沉淀、等电点沉淀、壳聚糖亲和沉淀三种方法,以纯化后的纯度比（A620/A280）和藻蓝蛋白回收率两个因素为指标,选择硫酸铵分级沉淀,饱和度范围确定为20%-50%。经蛋白沉淀后,藻蓝蛋白的纯度比为1.28,回收率为87.8%；超滤纯化通过单因素实验确定超滤的工艺条件为：超滤膜分子量为30 K,超滤次数为1次、压力为0.06 MPa、上样浓度为O.05 mg/mL（以藻蓝蛋白计）。在此两步纯化后样品纯度比为1.72,达到食品级要求（0.7）,回收率达76.7%。选择空气悬浮法,通过制粒-包衣两步法制备微胶囊以提高藻蓝蛋白的稳定性。制粒选择水溶性淀粉为辅料,包衣以明胶和麦芽糊精为壁材,通过单因素和正交试验,确定包衣的工艺条件为：进风温度80℃、芯壁材比1：1.5、雾化压力0.15 MPa、壁材中明胶含量20%。在此条件下,微胶囊化的藻蓝蛋白应用稳定性提高了26.21%,贮藏稳定性提高了75.1%。将微胶囊化的藻蓝蛋白制成固体饮料,通过单因素和正交试验确定固体饮料各成分的添加量为：白砂糖40%、CMC-Na1%、蓝莓香精0.3%、藻蓝蛋白微胶囊35%,其余用麦芽糊精补齐至100%。通过清除羟自由基实验验证藻蓝蛋白固体饮料有一定的抗氧化功效。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 螺旋藻概况
• 1.1.1 螺旋藻概述
• 1.1.2 螺旋藻的营养介绍
• 1.1.3 螺旋藻的分类
• 1.1.4 钝顶螺旋藻简介
• 1.2 天然食用色素研究概况
• 1.2.1 食用色素概述
• 1.2.2 天然食用色素特性
• 1.2.3 天然食用色素的提取
• 1.3 藻蓝蛋白概述
• 1.3.1 藻蓝蛋白简介
• 1.3.2 藻蓝蛋白的结构
• 1.3.3 藻蓝蛋白的生理活性
• 1.3.4 藻蓝蛋白的应用
• 1.3.5 藻蓝蛋白的提取方法
• 1.3.6 藻蓝蛋白的纯化方法
• 1.3.7 藻蓝蛋白的稳定性研究
• 1.4 蛋白的稳定化技术
• 1.4.1 蛋白失活机理
• 1.4.2 蛋白的稳定化策略和方法
• 1.5 天然色素的稳定化技术
• 1.5.1 天然色素存在的问题
• 1.5.2 天然色素的稳定化技术
• 1.6 微胶囊技术概述
• 1.6.1 微胶囊技术
• 1.6.2 微胶囊的芯材
• 1.6.3 微胶囊的壁材
• 1.6.4 微胶囊的制备方法
• 1.7 本文的研究目的和意义及主要内容
• 1.7.1 研究的目的及意义
• 1.7.2 主要研究内容
• 2 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 主要仪器
• 2.3 主要试剂
• 2.4 藻蓝蛋白的提取
• 2.4.1 藻蓝蛋白最大吸收波长的确定
• 2.4.2 钝顶螺旋藻中藻蓝蛋白含量的测定
• 2.4.3 藻蓝蛋白的提取工艺流程
• 2.4.4 藻蓝蛋白浓度的测定
• 2.4.5 藻蓝蛋白提取溶剂和方法的确定
• 2.4.6 超声法提取藻蓝蛋白的单因素试验
• 2.4.7 藻蓝蛋白提取的正交试验
• 2.5 藻蓝蛋白的纯化
• 2.5.1 蛋白的沉淀
• 2.5.2 超滤法纯化藻蓝蛋白
• 2.5.3 纯化后藻蓝蛋白的理化成分
• 2.6 藻蓝蛋白稳定性的研究
• 2.6.1 保存温度对藻蓝蛋白稳定性的影响
• 2.6.2 pH值对藻蓝蛋白稳定性的影响
• 2.6.3 光照对藻蓝蛋白稳定性的影响
• 2.6.4 金属离子对藻蓝蛋白稳定性的影响
• 2.6.5 常用防腐剂对藻蓝蛋白稳定性的影响
• 2O₂、抗坏血酸、柠檬酸对藻蓝蛋白稳定性的影响'>2.6.6 H₂O₂、抗坏血酸、柠檬酸对藻蓝蛋白稳定性的影响
• 2.6.7 糖溶液对藻蓝蛋白稳定性的影响
• 2.7 空气悬浮法制备藻蓝蛋白微胶囊提高其稳定性
• 2.7.1 微胶囊的工艺流程
• 2.7.2 微胶囊化效果评价
• 2.7.3 藻蓝蛋白的制粒
• 2.7.4 藻蓝蛋白的底喷包衣
• 2.7.5 藻蓝蛋白微胶囊稳定性研究
• 2.7.6 微胶囊产品体外抗氧化功能评价
• 2.7.7 微胶囊产品的指标评价
• 2.8 藻蓝蛋白在固体饮料中的应用
• 2.8.1 固体饮料的基本配方
• 2.8.2 饮料的评分标准
• 2.8.3 白砂糖的加入量对饮料感官评分的影响
• 2.8.4 CMC-Na的加入量对饮料感官评分的影响
• 2.8.5 蓝莓香精的加入量对饮料感官评分的影响
• 2.8.6 藻蓝蛋白微胶囊的加入量对饮料感官评分的影响
• 2.8.7 藻蓝蛋白固体饮料的正交实验
• 3 结果与讨论
• 3.1 藻蓝蛋白的提取条件的研究结果
• 3.1.1 藻蓝蛋白的最大吸收波长
• 3.1.2 钝顶螺旋藻中藻蓝蛋白的含量
• 3.1.3 藻蓝蛋白提取的溶剂和方法的确定
• 3.1.4 超声法提取藻蓝蛋白的条件的确定
• 3.1.5 藻蓝蛋白提取的正交试验
• 3.2 藻蓝蛋白的纯化
• 3.2.1 蛋白沉淀
• 3.2.2 超滤法纯化藻蓝蛋白
• 3.2.3 纯化后藻蓝蛋白理化成分的含量
• 3.3 藻蓝蛋白稳定性的研究
• 3.3.1 保存温度对藻蓝蛋白稳定性的影响
• 3.3.2 pH值对藻蓝蛋白稳定性的影响
• 3.3.3 光照对藻蓝蛋白稳定性的影响
• 3.3.4 金属离子对藻蓝蛋白稳定性的影响
• 3.3.5 常用防腐剂对藻蓝蛋白稳定性的影响
• 3.3.6 氧化剂和还原剂对藻蓝蛋白稳定性的影响
• 3.3.7 糖溶液对藻蓝蛋白稳定性的影响
• 3.4 微胶囊法提高藻蓝蛋白稳定性
• 3.4.1 制粒
• 3.4.2 藻蓝蛋白的包衣
• 3.4.3 藻蓝蛋白微胶囊稳定性评价
• 3.4.4 微胶囊产品的体外抗氧化功能评价
• 3.4.5 微胶囊产品的指标评价
• 3.5 藻蓝蛋白在固体保健饮料中的应用
• 3.5.1 白砂糖的加入量对饮料感官评分的影响
• 3.5.2 CMC-Na的加入量对饮料感官评分的影响
• 3.5.3 香精的加入量对饮料感官评分的影响
• 3.5.4 藻蓝蛋白微胶囊的加入量对饮料感官评分的影响
• 3.5.5 藻蓝蛋白固体饮料的正交试验
• 3.5.6 藻蓝蛋白固体饮料的清除自由基能力
• 3.5.7 藻蓝蛋白固体饮料的质量检验结果
• 4 结论
• 4.1 超声法提取藻蓝蛋白
• 4.2 藻蓝蛋白的纯化
• 4.3 藻蓝蛋白稳定性的研究
• 4.4 藻蓝蛋白微胶囊的制备
• 4.5 藻蓝蛋白微胶囊产品稳定性及体外抗氧化性研究
• 4.6 藻蓝蛋白微胶囊产品指标评价
• 4.7 藻蓝蛋白固体饮料的制备
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 论文发表情况
• 8 致谢