專利名稱：藍(lán)藻色素的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于食品添加劑的技術(shù)領(lǐng)域，涉及食用色素的制備方法，特別涉及藍(lán)藻色素的制備方法。
背景技術(shù)：
食用色素包括天然色素和合成色素。合成色素具有色澤鮮艷、性質(zhì)穩(wěn)定、著色力強(qiáng)等特點(diǎn)，但其多來自于化工原料，發(fā)色物質(zhì)多含有苯環(huán)、萘環(huán)等基團(tuán)，攝入一定量會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害，甚至?xí)露尽⒅掳┖椭禄?，所以合成色素在適用的范圍和用量上有嚴(yán)格的限制， 某些品種已被禁用。食用天然色素是從動(dòng)物、植物或微生物的組織中提取得到的有色物質(zhì)， 色澤自然，色調(diào)更接近天然食品，容易被人們接受，更重要的是無毒副作用，因而倍受消費(fèi)者的歡迎。因此，食用天然色素的開發(fā)研制已越來越受到人們的重視，以天然色素取代合成色素是必然的趨勢(shì)。藻藍(lán)色素即藻藍(lán)素，異名為藍(lán)藻色素，螺旋藻藍(lán)色素，螺旋藻蛋白色素，其主要成分是藻藍(lán)素、藻藍(lán)蛋白和多糖，藻藍(lán)蛋白屬蛋白質(zhì)結(jié)合色素，與蛋白質(zhì)有相同性質(zhì)，為藍(lán)色顆?；蚍勰苡谒?，不溶于醇和油脂，在弱酸和中性條件(pH = 4.5至8)下穩(wěn)定，酸性(pH =4. 2)時(shí)發(fā)生沉淀，強(qiáng)堿可致脫色，等電點(diǎn)pH = 3. 4，對(duì)金屬離子的穩(wěn)定性差，對(duì)熱、光、酸不穩(wěn)定。藻藍(lán)蛋白是一種重要的生理活性物質(zhì)，能促進(jìn)免疫系統(tǒng)抵抗多種疾病，具有抗衰老，防癌抑癌，促進(jìn)動(dòng)物對(duì)鐵的利用，促進(jìn)造血等重要功能(見[1]胡鴻鈞.螺旋藻生物學(xué)及生物技術(shù)原理[M].北京科學(xué)出版社，2003 81-97；[2]李定梅.螺旋藻_全球人類最理想的食品[M].北京警官教育出版社，1997 ； [3]張成武，劉宇峰，王習(xí)霞.螺旋藻藻藍(lán)蛋白對(duì)人血癌細(xì)胞株HL-60，K562和U937的生長影響[J],海洋科學(xué)，2000，24 (1) :45_48)。藻膽蛋白具有亮麗的天藍(lán)色，是一種很好的天然色素(見[4]何佳，趙啟美，田娟，等.螺旋藻藻藍(lán)素穩(wěn)定性的研究[J].生物學(xué)雜志，1998，15 (5) 10 ；[5]王書玲，劉煥云.螺旋藻色素穩(wěn)定性的初步研究[J].食品工業(yè)，2000 (5) 35-37；[6]張昆，方言雄，梁智彪.螺旋藻藍(lán)色素研究[J].食品與機(jī)械，1995(4) 21-23；[7]張少斌，燕安，劉慧，等.pH值對(duì)螺旋藻突變株(SP-Dz)生長及藻膽蛋白含量的影響[J]，安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，33 (8) :1562_1563)。從其氨基酸組成可知，它可以作為人和動(dòng)物必需氨基酸的重要蛋白質(zhì)來源(見[8]湯朝暉，蔣加倫.鈍頂螺旋藻藻膽蛋白的提取及其特性初報(bào)[J]·東海海洋，1993，11 (4) 49-53；[9] 沈蓓英，賀玉衡.螺旋藻的藻膽蛋白提取、分離和純化[J].糧食與油脂，1999(4) 38-40) 0 藻膽蛋白發(fā)射強(qiáng)烈的熒光，其熒光強(qiáng)度比常用的熒光素強(qiáng)30倍，因其突出的熒光特性而使藻膽蛋白熒光探針的開發(fā)尤其引人注目(見[10]吳萍，顧銘，戚藝華，等.藻膽蛋白熒光探針及其標(biāo)記[J].生命科學(xué)研究，2001，5 (2) :109-113.)。同時(shí)，藻藍(lán)蛋白用于食品研究方面尤其是功能性食品的研究取得了較大的進(jìn)展，我國已有10多種螺旋藻片和膠囊，根據(jù)不同的功能通過了衛(wèi)生部批準(zhǔn)為保健品。因藻膽蛋白與有很大的應(yīng)用價(jià)值，不少人試圖將藻膽蛋白基因轉(zhuǎn)入微生物中以實(shí)現(xiàn)藻膽蛋白的大規(guī)模生產(chǎn)，但由于各種原因，用轉(zhuǎn)基因方法生產(chǎn)藻膽蛋白還有很長的一段路要走，目前從海藻中提取分離藻膽蛋白仍是獲得藻膽蛋白的主要途徑藻藍(lán)蛋白的提取常分為蛋白溶出和蛋白沉淀兩個(gè)過程。藻藍(lán)蛋白是屬于胞內(nèi)蛋白質(zhì)，要使其溶出首先要破碎細(xì)胞的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜使其以溶解的狀態(tài)溶于提取液中，再采用適宜的方法將其沉淀，在提取過程應(yīng)保持蛋白的活性。本發(fā)明之前，對(duì)藍(lán)藻色素的提取還處于單一采用機(jī)械破碎細(xì)胞壁的做法，如 CN1210122號(hào)專利申請(qǐng)所公開的，是采用5-20倍體積的磷酸緩沖液，反復(fù)凍融，離心，收集上清液，冷凍干燥得藻藍(lán)色素干品。但由于機(jī)械破碎的方式簡單、效率低，因此存在工藝路線較長、提取不徹底、收率過低的缺點(diǎn)，最終色素產(chǎn)品純度低，色價(jià)也較低。CN1035425A也公開了一種藍(lán)藻色素的提取方法，該方法是先將藍(lán)藻磨細(xì)后，用水浸提，在調(diào)節(jié)PH在4至9的范圍，進(jìn)行酶解處理，所使用的酶是木瓜酶、胰蛋白酶、米曲霉、 菠蘿酶、或從枯草桿菌中提取的蛋白酶和淀粉酶。但由于受到所使用的酶的限制，仍然無法達(dá)到對(duì)藍(lán)藻色素和蛋白的有效提取并保持藍(lán)藻蛋白的活性。此外還有化學(xué)試劑處理法、溶脹法、超聲波法和組織搗碎法等提取方法，這些方法均較繁瑣，后處理過程亦比較麻煩，不僅增加了生產(chǎn)成本，同時(shí)還造成了環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種藍(lán)藻色素的制備方法，該方法包括對(duì)藍(lán)藻的酶解步驟和高壓勻質(zhì)步驟。上述制備方法中的酶解步驟使用的酶制劑為溶菌酶、果膠酶或這兩種酶的任意組
I=I O本發(fā)明的藍(lán)藻色素的制備方法包括如下步驟a)用濃度為0. 01M-0. 03M的EDTA水溶液浸泡藍(lán)藻；b)用酶制劑酶解處理步驟a)的藍(lán)藻溶液；c)將經(jīng)過步驟b)酶解處理的藍(lán)藻溶液進(jìn)行高壓勻質(zhì)處理；d)將經(jīng)過步驟C)高壓勻質(zhì)處理獲得的藍(lán)藻溶液離心分離，取上清液；在該上清液中加入硫酸銨，沉淀藍(lán)藻色素，再進(jìn)行離心分離，得沉淀物藍(lán)藻色素。上述方法的步驟c)是在20kPa至40kPa的壓力范圍進(jìn)行的，并循環(huán)進(jìn)行2次至3 次。高壓均質(zhì)速度為100L/h至400L/h (升/小時(shí))，溫度為10°C至25°C。上述方法還包括將步驟d)獲得的藍(lán)藻色素沉淀物干燥成粉末的步驟。所述干燥為于60°C以下真空干燥。上述方法的步驟a)中，所述干藍(lán)藻粉與EDTA溶液的用量比為100克至300克 1000毫升(ml)；浸泡溫度為10°C至25°C，浸泡時(shí)間1小時(shí)(h)至10小時(shí)。上述方法的步驟b)中，所述酶解處理溫度為30°C至50°C，恒溫處理時(shí)間為2-6小時(shí)，相對(duì)于1千克藍(lán)藻，溶菌酶的加入量為1克至2. 5克；果膠酶的加入量為2克至6克；或者，溶菌酶與果膠酶組合使用，相對(duì)于1千克藍(lán)藻，溶菌酶0. 5克至1. 25克，果膠酶1克至 3克。上述方法的步驟d)中加入的硫酸銨為硫酸銨晶體，所述干藍(lán)藻原料與硫酸銨晶體的重量比為1 0.05-0. 5，優(yōu)選為1 0.1。
本發(fā)明的藍(lán)藻色素的制備方法包括使用酶制劑對(duì)藍(lán)藻細(xì)胞進(jìn)行酶解，破碎藍(lán)藻細(xì)胞壁，再采用高壓勻質(zhì)的方式對(duì)酶處理后的藍(lán)藻細(xì)胞液進(jìn)行循環(huán)處理，最后離心、用硫酸銨沉淀，得到藍(lán)藻色素。通過本發(fā)明的方法可以獲得可食用的、高純度、高色價(jià)、并保留藍(lán)藻色素蛋白固有營養(yǎng)的天然藍(lán)色素。


圖1是本發(fā)明藍(lán)藻色素制備方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的方法可通過以下步驟實(shí)現(xiàn)a)以濃度為0. OlM至0. 03M的EDTA蒸餾水溶液浸泡藍(lán)藻，按照干藍(lán)藻EDTA蒸餾水溶液=100克至300克(g) 1000毫升(ml)的比例攪拌混勻，于10°C至25°C的溫度浸泡，浸泡時(shí)間1小時(shí)至10小時(shí)，優(yōu)選2小時(shí)至4小時(shí)。該處理步驟使藍(lán)藻充分溶脹，并且在此條件下可以保證藍(lán)藻蛋白不產(chǎn)生降解，為酶解處理步驟創(chuàng)造了條件。b)在上述浸泡藍(lán)藻的溶液中加入酶制劑，進(jìn)行恒溫酶解處理，其中所述酶制劑為溶菌酶、果膠酶或這兩種酶的任意組合；所述恒溫范圍為30°C至50°C，恒溫酶解處理時(shí)間為2-6小時(shí)，以保證對(duì)藍(lán)藻細(xì)胞的細(xì)胞壁充分溶解破碎。其中，溶菌酶加入量為Ig至2. 5g 酶1千克(kg)藍(lán)藻；果膠酶加入量為2g至6g酶Ikg藍(lán)藻；如兩酶組合使用，則比例應(yīng)為溶菌酶0. 5g至1. 25g 果膠酶Ig至3g 藍(lán)藻1kg。c)將經(jīng)酶解處理后的藍(lán)藻液在20kPa至40kPa的壓力范圍在高壓均質(zhì)機(jī)中進(jìn)行均質(zhì)處理，控制均質(zhì)速度為100升/小時(shí)(L/h)至400L/h，溫度保持于10°C至25°C，將均質(zhì)液循環(huán)均質(zhì)處理2-3次。d)將高壓均質(zhì)后的藍(lán)藻液進(jìn)行離心處理，去除沉淀物，沉淀物可回收作為飼料，在上清液中加入硫酸銨晶體，加入量為所述干藍(lán)藻原料與硫酸銨晶體的重量比為 1 0.05-0.5，優(yōu)選為1 0. 1，使之溶解、靜置、沉淀出粗藻藍(lán)素，離心得沉淀物，為所要的
藍(lán)藻色素產(chǎn)物。通過上述方法得到的沉淀物可直接使用，也可以根據(jù)需要進(jìn)行干燥或純化。所述干燥可選用任何可行的干燥方法，但干燥溫度應(yīng)不高于60°C，以避免色素成分被破壞，所以最好采用真空干燥。本發(fā)明藍(lán)藻色素的制備方法中所用的藍(lán)藻來源廣泛，可采用螺旋藻、藍(lán)球藻、發(fā)菜等多種藍(lán)藻，提取色素后的藍(lán)藻漿中其余蛋白質(zhì)不會(huì)被破壞，同樣能夠作為飼料蛋白，不影響蛋白含量，物盡其用，使副產(chǎn)品增值。藍(lán)藻色素的傳統(tǒng)提取工藝的路線太長，大部分過程需在低溫下進(jìn)行，提取周期長， 因而成本高、效率低、生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值不高。本發(fā)明藍(lán)藻色素的制備方法是以藍(lán)藻為主要原料，結(jié)合利用生物技術(shù)方法對(duì)藍(lán)藻進(jìn)行深加工，進(jìn)而獲得可食用的高純度的天然藍(lán)色素，同時(shí)還保留了藍(lán)藻的固有營養(yǎng)，本發(fā)明制備方法得到的藍(lán)藻色素粗產(chǎn)物得率>40%，遠(yuǎn)高于一般低溫凍融機(jī)械性方法的20%左右。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，A620/A280的比值大于0. 7，可作為食品級(jí)，大于2. 5可作為藥品級(jí)。本發(fā)明方法得到的粗產(chǎn)品純度較好，A620/A280可達(dá)到1. 0-1. 5，可直接作為食品色素使用。此外，產(chǎn)品還具有色澤自然、性質(zhì)穩(wěn)定、著色力強(qiáng)等特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)表明干粉狀態(tài)下的藍(lán)藻色素在室溫下保存1年，其620nm特征吸光值基本未產(chǎn)生變化。下面通過實(shí)驗(yàn)例說明本發(fā)明的酶溶法、高壓均質(zhì)法、酶溶_均質(zhì)法正交試驗(yàn)的條件選擇。實(shí)驗(yàn)例1、高壓均質(zhì)法(1)分別稱取9份(每份IOOg)螺旋藻于IOOOml含0. 02M EDTA的蒸餾水，25°C攪拌浸泡4小時(shí)；(2)將螺旋藻液在不同的壓力(20，30，40kPa)和不同的循環(huán)次數(shù)(1、2、3次)的條件下進(jìn)行均質(zhì)，控制均質(zhì)速度為200L/h，溫度保持于25°C ；(3)將均質(zhì)液在12000r/min條件下離心20分鐘(min)，去除沉降物，得上清液。(4)在上清液中加入IOg硫酸銨晶體，使之溶解，靜置，沉淀出粗藻藍(lán)素。(5)在10000r/min條件下離心15min，得沉淀物。(6)結(jié)果與分析高壓均質(zhì)法的循環(huán)次數(shù)對(duì)目標(biāo)產(chǎn)物(藻藍(lán)素)提取率影響比均質(zhì)壓力的影響大。 可以得出，隨著壓力的增加和循環(huán)次數(shù)的增多，螺旋藻破碎越好，目標(biāo)產(chǎn)物(藻藍(lán)素)的得率也越高。表1、高壓均質(zhì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種藍(lán)藻色素的制備方法，該方法包括對(duì)藍(lán)藻的酶解步驟和高壓勻質(zhì)步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的藍(lán)藻色素的制備方法，其中所述酶解步驟使用的酶制劑為溶菌酶、果膠酶或這兩種酶的任意組合。
3.如權(quán)利要求2所述的藍(lán)藻色素的制備方法，該方法包括如下步驟a)用濃度為0.01M-0. 03M的EDTA水溶液浸泡藍(lán)藻；b)用酶制劑酶解處理步驟a)的藍(lán)藻溶液；c)將經(jīng)過步驟b)酶解處理的藍(lán)藻溶液進(jìn)行高壓勻質(zhì)處理；d)將經(jīng)過步驟c)高壓勻質(zhì)處理獲得的藍(lán)藻溶液離心分離，取上清液；在該上清液中加入硫酸銨，沉淀藍(lán)藻色素，再進(jìn)行離心分離，得沉淀物藍(lán)藻色素。
4.如權(quán)利要求3所述的藍(lán)藻色素的制備方法，其中所述步驟c)是在20kPa至40kPa的壓力范圍進(jìn)行的，并循環(huán)進(jìn)行2次至3次。
5.如權(quán)利要求3所述的藍(lán)藻色素的制備方法，該方法還包括將步驟d)獲得的藍(lán)藻色素沉淀物干燥成粉末的步驟。
6.如權(quán)利要求5所述的藍(lán)藻色素的制備方法，其中所述干燥為于60°C以下真空干燥。
7.如權(quán)利要求3所述的藍(lán)藻色素的制備方法，其中在所述步驟a)中，所述干藍(lán)藻粉與 EDTA溶液的用量比為100克至300克1000毫升；浸泡溫度為10°C至25°C，浸泡時(shí)間1小時(shí)至10小時(shí)。
8.如權(quán)利要求3所述的藍(lán)藻色素的制備方法，其中在所述步驟b)中，所述酶解處理溫度為30°C至50°C，恒溫處理時(shí)間為2-6小時(shí)，相對(duì)于1千克藍(lán)藻，溶菌酶的加入量為1克至 2. 5克；果膠酶的加入量為2克至6克；或者，溶菌酶與果膠酶組合使用，相對(duì)于1千克至2 千克藍(lán)藻，溶菌酶0. 5克至1. 25克，果膠酶1克至3克。
9.如權(quán)利要求4所述的藍(lán)藻色素的制備方法，其中在所述步驟c)中，均質(zhì)速度為 100L/h 至 400L/h，溫度為 10°C至 25°C，
10.如權(quán)利要求3所述的藍(lán)藻色素的制備方法，其中在所述步驟d)中加入的硫酸銨為硫酸銨晶體，所述干藍(lán)藻原料與硫酸銨晶體的重量比為1 0.05-0. 5，優(yōu)選為1 0.1。
全文摘要
本發(fā)明屬于食品添加劑的技術(shù)領(lǐng)域，提供一種藍(lán)藻色素的制備方法，該方法包括對(duì)藍(lán)藻的酶解步驟和高壓勻質(zhì)步驟。具體地說，本發(fā)明的藍(lán)藻色素的制備方法包括使用酶制劑對(duì)藍(lán)藻細(xì)胞進(jìn)行酶解，破碎藍(lán)藻細(xì)胞壁，再采用高壓勻質(zhì)的方式對(duì)酶處理后的藍(lán)藻細(xì)胞液進(jìn)行循環(huán)處理，最后離心、用硫酸銨沉淀，得到藍(lán)藻色素。通過本發(fā)明的方法可以獲得可食用的、高純度、高色價(jià)、并保留藍(lán)藻色素蛋白固有營養(yǎng)的天然藍(lán)色素。
文檔編號(hào)C09B67/54GK102433015SQ20111031149
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者陳勇 申請(qǐng)人:陳勇