一種食品級藻藍蛋白的工業(yè)生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及食品級藻藍蛋白工業(yè)化生產(chǎn)，具體的說是一種從不合格螺旋藻粉中制備食品級藻藍蛋白的工業(yè)生產(chǎn)方法。將預(yù)處理的螺旋藻粉料液經(jīng)反復(fù)凍融處理，處理后經(jīng)固液分離得到藻藍蛋白粗提液，粗提液再經(jīng)鹽析處理、而后依次經(jīng)過濾器組處理，最終經(jīng)噴霧干燥后，即得到食品級藻藍蛋白。本發(fā)明工藝簡單，所生產(chǎn)的藻藍蛋白產(chǎn)品為藍色，水溶性好，可作為天然藍色色素添加到食品、化妝品、保健品中，為綜合利用不合格螺旋藻粉，生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品找到了一種新的途徑。
【專利說明】一種食品級藻藍蛋白的工業(yè)生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及食品級藻藍蛋白工業(yè)化生產(chǎn)，具體的說是一種從不合格螺旋藻粉中制備食品級藻藍蛋白的工業(yè)生產(chǎn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]藻藍蛋白是藻膽蛋白的重要成分，在藍藻、隱藻、紅藻等藻類中是重要的捕光色素元件。藻藍蛋白是一種重要的活性蛋白質(zhì)，具有抗氧化、抗炎、提高機體免疫力、抑制癌細胞等生理活性。藻藍蛋白作為一種天然藍色色素活性蛋白，已被廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化妝品、保健品等領(lǐng)域，因其具有高效的熒光特性，被交聯(lián)開發(fā)成熒光探針應(yīng)用于細胞分析與檢測等生物醫(yī)學(xué)研究。藻藍蛋白的純度用A62tZA28tl來表示，A62tZA28tl大于等于0.7時，藻藍蛋白為食品級；A62(i/A28(i大于等于3.9時，藻藍蛋白為反應(yīng)級么2(|/48(|大于等于4.0時，藻藍蛋白為分析級。目前，用于生產(chǎn)藻藍蛋白及其制品的原料主要是螺旋藻。我國螺旋藻養(yǎng)殖面積及干粉產(chǎn)量均居世界之首，干粉年產(chǎn)近萬噸，主要以原粉的形式出口日本、歐洲、美國等國家和地區(qū)。螺旋藻的加工產(chǎn)品以螺旋藻片及螺旋藻膠囊為主，深加工程度較低。藻藍蛋白作為螺旋藻中的一種特征蛋白，位于螺旋藻細胞的類囊體膜上，占螺旋藻粉干重的10%?20%。從螺旋藻粉中提取安全、衛(wèi)生、無害的藻藍蛋白已成為國內(nèi)外業(yè)內(nèi)提高螺旋藻產(chǎn)品附加值的熱門課題?，F(xiàn)今我國藻藍蛋白的制備大部分局限在實驗室水平，前人的專利技術(shù)大規(guī)模制備藻藍蛋白存在工藝銜接不連貫、運轉(zhuǎn)效率低等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提供一種食品級藻藍蛋白的工業(yè)生產(chǎn)方法。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用技術(shù)方案為:
[0005]一種食品級藻藍蛋白的工業(yè)生產(chǎn)方法，將預(yù)處理的螺旋藻粉料液經(jīng)反復(fù)凍融處理，處理后經(jīng)固液分離得到藻藍蛋白粗提液，粗提液再經(jīng)鹽析處理、而后依次經(jīng)過濾器組處理，最終經(jīng)噴霧干燥后，即得到食品級藻藍蛋白。
[0006]具體步驟為:
[0007]I)原料預(yù)處理:將原料不合格螺旋藻粉與水按1:10?l:30(m:V)的比例進行攪拌混勻；
[0008]2)凍融破壁:將上述預(yù)處理的原料反復(fù)凍融3?4次；每次反復(fù)凍融過程為將上述預(yù)處理的原料于-25?-15°C下，放置35?45h，而后于室溫下放置18?30h ；
[0009]3)固液分離:將上述經(jīng)反復(fù)凍融解凍的原料經(jīng)碟片式離心機處理，得到離心清液A及螺旋藻泥渣；離心清液A經(jīng)高速管式離心機處理得到離心清液B ;離心清液B再經(jīng)膜孔徑為0.22um的膜過濾器處理得到溶液C ；
[0010]4)純化:將上述溶液C經(jīng)30?70kDa截留分子量中空纖維超濾膜組件處理得到溶液D ；向溶液D中加入食品級硫酸銨攪拌混勻至硫酸銨飽和度為20%?30%得到溶液E ;溶液E在20-25°C條件下靜置16-24h后由過濾器組進行過濾得到溶液F ;溶液F再利用30?70kDa截留分子量中空纖維超濾膜組件進行超濾濃縮，得溶液固形物含量在8%?18%的溶液G。
[0011]5)噴霧干燥:將上述純化后的溶液G進行噴霧干燥，得到食品級藻藍蛋白粉。
[0012]所述原料不合格螺旋藻粉，其蛋白質(zhì)含量在50%?70%之間，藻藍蛋白含量在6%?20%之間?！禛B/T 16919-1997食用螺旋藻粉》對螺旋藻粉中的蛋白質(zhì)、水分、灰分、類胡蘿卜素、鉛、總砷、鎘、總汞、菌落總數(shù)、大腸菌群、霉菌、致病菌進行限定，其中有一項指標不達標即為不合格螺旋藻粉。
[0013]進一步的說，將上述經(jīng)反復(fù)凍融解凍的原料以物料流速為20_40L/min、4000-8000r/min的轉(zhuǎn)速經(jīng)碟片式離心機處理，得到離心清液A及螺旋藻泥渣；離心清液A以3-10L/min的流速、12000?16000r/min的轉(zhuǎn)速經(jīng)高速管式離心機處理得到離心清液B ;離心清液B再經(jīng)膜孔徑為0.22um的膜過濾器，在0.1?0.5Mpa的過濾壓力下處理得到溶液C。
[0014]進一步的說，將上述溶液C經(jīng)30?70kDa截留分子量中空纖維超濾膜組件，以0.05?0.1Mpa的處理壓力下處理得到溶液D ;在室溫下向溶液D中加入食品級硫酸銨攪拌混勻至硫酸銨飽和度為20%?30%得到溶液E ;溶液E在20-25°C條件下靜置16_24h后依次經(jīng)膜孔徑為2.0um、l.0um、0.65um、0.22um的四級過濾器組,在0.1?0.5Mpa下過濾得到溶液F ;溶液F再利用截留分子量為30?70kDa的中空纖維超濾膜組件，在0.05?0.1Mpa壓力下持續(xù)注水超濾，直至超濾膜透過液電導(dǎo)率小于2000uS/cm，停止注水，繼續(xù)超濾濃縮至溶液固形物含量在8%?18%，即得溶液G。
[0015]利用離心式噴霧干燥裝置,采用進風(fēng)溫度為110?150°C、出風(fēng)溫度為50?80°C對溶液G進行噴霧干燥，得到食品級藻藍蛋白粉。
[0016]所述四級過濾器組由四個膜過濾器依次串聯(lián)組裝構(gòu)成，并在每個膜過濾器上分別設(shè)有壓力表。
[0017]所述四級過濾器組中的一級過濾器的進水口依次連接有泵和樣品罐，四級過濾器的出水口與濾過液收集罐相通。
[0018]所述壓力表的過濾壓力為0.1?0.5Mpa。
[0019]本發(fā)明所具有的優(yōu)點:本發(fā)明利用不合格螺旋藻粉生產(chǎn)食品級藻藍蛋白，該方法簡單連貫，運行效率高，能夠?qū)κ称芳壴逅{蛋白進行工業(yè)化生產(chǎn)。所得蛋白質(zhì)含量在80%以上，藻藍蛋白粉的純度(A62tZA28tl)大于2.0。所得藻藍蛋白可用作保健食品、普通食品和化妝品的原料。本發(fā)明生產(chǎn)過程中料液都是通過密閉管道運輸，避免與外界接觸，運轉(zhuǎn)效率高。
[0020]本發(fā)明生產(chǎn)過程中使用的分離系統(tǒng)，包括碟片式離心機、高速管式離心機、膜孔徑為0.22um的膜過濾器。先用碟片式離心機，在低轉(zhuǎn)速下離心進行初步液渣分離，然后高速管式離心機進行離心及膜過濾進行溶液的精濾，確保溶液中不含有阻礙超濾膜組件正常運行的固體顆粒。本發(fā)明生產(chǎn)過程中使用的四級過濾器組，是根據(jù)該方法針對性設(shè)計開發(fā)的，由膜孔徑為2.0um、l.0um、0.65um、0.22um的四個膜過濾器串聯(lián)組裝而成,過濾壓力為0.1 ?0.5Mpa。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明實施例提供的四級膜過濾器組工作示意圖，其中所述四級過濾器組由四個膜過濾器依次串聯(lián)組裝構(gòu)成，并在每個膜過濾器上分別設(shè)有壓力表。所述四級過濾器組中的一級過濾器的進水口依次連接有泵和樣品罐，四級過濾器的出水口與濾過液收集罐相通。所述壓力表的過濾壓力為0.1?0.5Mpa。一級過濾精度為2.0um, 二級過濾精度為1.0um，三級過濾精度為0.45um,四級過濾精度為0.22um。

【具體實施方式】
。
[0022]下面結(jié)合具體實施案例對本發(fā)明做進一步詳細描述，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0023]實施例1
[0024]以不合格螺旋藻粉中制備食品級藻藍蛋白的工業(yè)生產(chǎn)方法，具體包括以下步驟:
[0025]將10公斤不合格螺旋藻粉放于盛有200升水的不銹鋼攪拌罐中，低速攪拌30min，然后經(jīng)膠體磨處理，獲得的料液通過管道分裝于長方體容器中，保證料液在聚乙烯長方體容器中的高度為10cm。
[0026]然后將長方體容器放置在裝有隔板的立式架子上，將長方體容器架推放于冷庫中進行反復(fù)凍融3次，每次凍融是將長方體容器架推放于_20°C的冷庫，放置40h，而后將容器架推放于常溫室，放置24h。
[0027]經(jīng)過3次反復(fù)凍融后，將溶解好的料液通過管道輸送到不銹鋼罐，利用碟片式離心機，采用6000r/min的轉(zhuǎn)速對料液進行液渣初步分離，得到離心清液A ;利用高速管式離心機，采用14000r/min的轉(zhuǎn)速對離心清液A進行分離，得到離心清液B ;利用膜孔徑為0.22um的膜過濾器，在壓力為0.3Mpa的條件下對離心清液B進行過濾，得到溶液C。利用50kDa截留分子量中空纖維超濾膜組件，在0.1Mpa的操作壓力下對溶液C進行濃縮，得到溶液D。
[0028]向溶液D中緩慢加入食品級硫酸銨，攪拌混勻至硫酸銨飽和度為30% (溫度為250C )，得到溶液E ;溶液E常溫靜置24h后，利用膜孔徑分別為2um、lum、0.65um、0.22um的四級過濾器組，在過濾壓力為0.3Mpa的條件下對溶液E進行過濾，得到溶液F ;利用50kDa截留分子量中空纖維超濾膜組件，在0.1Mpa的操作壓力下持續(xù)注水對溶液F進行超濾脫鹽，直至超濾膜組件透過液電導(dǎo)率在2000uS/cm以下時停止注水，繼續(xù)超濾濃縮至溶液固形物含量為16%左右，停止超濾，得到溶液G。
[0029]利用離心式噴霧干燥裝置,采用進風(fēng)溫度為120°C、出風(fēng)溫度為60°C對溶液G進行噴霧干燥，得到食品級藻藍蛋白粉0.82公斤。
[0030]所述四級過濾器組由四個膜過濾器依次串聯(lián)組裝構(gòu)成，并在每個膜過濾器上分別設(shè)有壓力表。所述四級過濾器組中的一級過濾器的進水口依次連接有泵和樣品罐，四級過濾器的出水口與濾過液收集罐相通。所述壓力表的過濾壓力為0.1?0.5Mpa。一級過濾精度為2.0um，二級過濾精度為1.0um，三級過濾精度為0.45um,四級過濾精度為0.22um。
[0031]最后進行理化分析，蛋白質(zhì)含量為81%,水分含量為7.1%,灰分含量為9.6%,藻藍蛋白純度為2.1。
[0032]所述原料為不合格螺旋藻粉，其蛋白質(zhì)含量在50%?70%之間，藻藍蛋白含量在6%?20%之間?！禛B/T 16919-1997食用螺旋藻粉》對螺旋藻粉中的蛋白質(zhì)、水分、灰分、類胡蘿卜素、鉛、總砷、鎘、總汞、菌落總數(shù)、大腸菌群、霉菌、致病菌進行限定，其中有一項指標不達標即為不合格螺旋藻粉。
[0033]實施例2
[0034]以不合格螺旋藻粉中制備食品級藻藍蛋白的工業(yè)生產(chǎn)方法，具體包括以下步驟:
[0035]將100公斤不合格螺旋藻粉放于盛有2000升水的不銹鋼攪拌罐中，低速攪拌30min，然后經(jīng)膠體磨處理，獲得的料液通過管道分裝于長方體容器中，保證料液在聚乙烯長方體容器中的高度為10cm。
[0036]然后將長方體容器放置在裝有隔板的立式架子上，將長方體容器架推放于冷庫中進行反復(fù)凍融3次，每次凍融是將長方體容器架推放于_20°C的冷庫，放置40h，而后將容器架推放于常溫室，放置24h。
[0037]經(jīng)過3次反復(fù)凍融后，將溶解好的料液通過管道輸送到不銹鋼罐，利用碟片式離心機，采用6000r/min的轉(zhuǎn)速對料液進行液渣初步分離，得到離心清液A ;利用高速管式離心機，采用14000r/min的轉(zhuǎn)速對離心清液A進行分離，得到離心清液B ;利用膜孔徑為0.22um的膜過濾器，在壓力為0.3Mpa的條件下對離心清液B進行過濾，得到溶液C。利用50kDa截留分子量中空纖維超濾膜組件，在0.1Mpa的操作壓力下對溶液C進行濃縮，得到溶液D。
[0038]向溶液D中緩慢加入食品級硫酸銨，攪拌混勻至硫酸銨飽和度為30% (溫度為250C )，得到溶液E ;溶液E常溫靜置24h后，利用膜孔徑分別為2um、lum、0.65um、0.22um的四級過濾器組，在過濾壓力為0.3Mpa的條件下對溶液E進行過濾，得到溶液F ;利用50kDa截留分子量中空纖維超濾膜組件，在0.1Mpa的操作壓力下持續(xù)注水對溶液F進行超濾脫鹽，直至超濾膜組件透過液電導(dǎo)率在2000uS/cm以下時停止注水，繼續(xù)超濾濃縮至溶液固形物含量為16%左右，停止超濾，得到溶液G。
[0039]利用離心式噴霧干燥裝置,采用進風(fēng)溫度為120°C、出風(fēng)溫度為60°C對溶液G進行噴霧干燥，得到食品級藻藍蛋白粉8.72公斤。
[0040]最后進行理化分析，蛋白質(zhì)含量為81.7%，水分含量為6.81%，灰分含量為8.86%，藻藍蛋白純度為2.04。
[0041]實施例3
[0042]以不合格螺旋藻粉中制備食品級藻藍蛋白的工業(yè)生產(chǎn)方法，具體包括以下步驟:
[0043]將1000公斤不合格螺旋藻粉放于盛有20000升水的不銹鋼攪拌罐中，低速攪拌30min，然后經(jīng)膠體磨處理，獲得的料液通過管道分裝于長方體容器中，保證料液在聚乙烯長方體容器中的高度為10cm。
[0044]然后將長方體容器放置在裝有隔板的立式架子上，將長方體容器架推放于冷庫中進行反復(fù)凍融3次，每次凍融是將長方體容器架推放于_20°C的冷庫，放置40h，而后將容器架推放于常溫室，放置24h。
[0045]經(jīng)過3次反復(fù)凍融后，將溶解好的料液通過管道輸送到不銹鋼罐，利用碟片式離心機，采用6000r/min的轉(zhuǎn)速對料液進行液渣初步分離，得到離心清液A ;利用高速管式離心機，采用14000r/min的轉(zhuǎn)速對離心清液A進行分離，得到離心清液B ;利用膜孔徑為
0.22um的膜過濾器，在壓力為0.3Mpa的條件下對離心清液B進行過濾，得到溶液C。利用50kDa截留分子量中空纖維超濾膜組件，在0.1Mpa的操作壓力下對溶液C進行濃縮，得到溶液D。
[0046]向溶液D中緩慢加入食品級硫酸銨，攪拌混勻至硫酸銨飽和度為30% (溫度為250C )，得到溶液E ;溶液E常溫靜置24h后，利用膜孔徑分別為2um、lum、0.65um、0.22um的四級過濾器組，在過濾壓力為0.3Mpa的條件下對溶液E進行過濾，得到溶液F ;利用50kDa截留分子量中空纖維超濾膜組件，在0.1Mpa的操作壓力下持續(xù)注水對溶液F進行超濾脫鹽，直至超濾膜組件透過液電導(dǎo)率在2000uS/cm以下時停止注水，繼續(xù)超濾濃縮至溶液固形物含量為16%左右，停止超濾，得到溶液G。
[0047]利用離心式噴霧干燥裝置,采用進風(fēng)溫度為120°C、出風(fēng)溫度為60°C對溶液G進行噴霧干燥，得到食品級藻藍蛋白粉90公斤。
[0048]最后進行理化分析，蛋白質(zhì)含量為82%,水分含量為7%,灰分含量為10%,藻藍蛋白純度為2.08。
【權(quán)利要求】
1.一種食品級藻藍蛋白的工業(yè)生產(chǎn)方法，其特征在于:將預(yù)處理的螺旋藻粉料液經(jīng)反復(fù)凍融處理，處理后經(jīng)固液分離得到藻藍蛋白粗提液，粗提液再經(jīng)鹽析處理、而后依次經(jīng)過濾器組處理，最終經(jīng)噴霧干燥后，即得到食品級藻藍蛋白。
2.按權(quán)利要求1所述的食品級藻藍蛋白的工業(yè)生產(chǎn)方法，其特征在于: 1)原料預(yù)處理 將原料不合格螺旋藻粉與水按1:10?1:30 (m:V)的比例進行攪拌混勻； 2)凍融破壁 將上述預(yù)處理的原料反復(fù)凍融3?4次；每次反復(fù)凍融過程為將上述預(yù)處理的原料于-25?-15°C下，放置35?45h，而后于室溫下放置18?30h ； 3)固液分離 將上述經(jīng)反復(fù)凍融解凍的原料經(jīng)碟片式離心機處理，得到離心清液A及螺旋藻泥渣；離心清液A經(jīng)高速管式離心機處理得到離心清液B ;離心清液B再經(jīng)膜孔徑為0.22um的膜過濾器處理得到溶液C ； 4)純化 將上述溶液C經(jīng)30?70kDa截留分子量中空纖維超濾膜組件處理得到溶液D ；向溶液D中加入食品級硫酸銨攪拌混勻至硫酸銨飽和度為20%?30%得到溶液E ;溶液E在20-25°C條件下靜置16_24h后由過濾器組進行過濾得到溶液F ;溶液F再利用30?70kDa截留分子量中空纖維超濾膜組件進行超濾濃縮，得溶液固形物含量在8%?18%的溶液G ； 5)噴霧干燥 將上述純化后的溶液G進行噴霧干燥，得到食品級藻藍蛋白粉。
3.按權(quán)利要求1或2所述的食品級藻藍蛋白的工業(yè)生產(chǎn)方法，其特征在于:原料不合格螺旋藻粉，其蛋白質(zhì)含量在50%?70%之間，藻藍蛋白含量在6%?20%之間。
4.按權(quán)利要求1或2所述的食品級藻藍蛋白的工業(yè)生產(chǎn)方法，其特征在于:將上述經(jīng)反復(fù)凍融解凍的原料以物料流速為20-40L/min、4000-8000r/min的轉(zhuǎn)速經(jīng)碟片式離心機處理，得到離心清液A及螺旋藻泥渣；離心清液A以3-10L/min的流速、12000?16000r/min的轉(zhuǎn)速經(jīng)高速管式離心機處理得到離心清液B ;離心清液B再經(jīng)膜孔徑為0.22um的膜過濾器，在0.1?0.5Mpa的過濾壓力下處理得到溶液C。
5.按權(quán)利要求1或2所述的食品級藻藍蛋白的工業(yè)生產(chǎn)方法，其特征在于:將上述溶液C經(jīng)30?70kDa截留分子量中空纖維超濾膜組件，以0.05?0.1Mpa的處理壓力下處理得到溶液D ;在室溫下向溶液D中加入食品級硫酸銨攪拌混勻至硫酸銨飽和度為20%?30%得到溶液E ;溶液E在20-25°C條件下靜置16-24h后依次經(jīng)膜孔徑為2.0umU.0um、0.65um、0.22um的四級過濾器組，在0.1?0.5Mpa下過濾得到溶液F ;溶液F再利用截留分子量為30?70kDa的中空纖維超濾膜組件，在0.05?0.1Mpa壓力下持續(xù)注水超濾，直至超濾膜透過液電導(dǎo)率小于2000uS/cm，停止注水，繼續(xù)超濾濃縮至溶液固形物含量在8%?18%，即得溶液G。
6.按權(quán)利要求1或2所述的食品級藻藍蛋白的工業(yè)生產(chǎn)方法，其特征在于:利用離心式噴霧干燥裝置，采用進風(fēng)溫度為110?150°c、出風(fēng)溫度為50?80°C對溶液G進行噴霧干燥，得到食品級藻藍蛋白粉。
7.按權(quán)利要求5所述的食品級藻藍蛋白的工業(yè)生產(chǎn)方法，其特征在于:所述四級過濾器組由四個膜過濾器依次串聯(lián)組裝構(gòu)成，并在每個膜過濾器上分別設(shè)有壓力表。
8.按權(quán)利要求7所述的食品級藻藍蛋白的工業(yè)生產(chǎn)方法，其特征在于:所述四級過濾器組中的一級過濾器的進水口依次連接有泵和樣品罐，四級過濾器的出水口與濾過液收集罐相通。
9.按權(quán)利要求7所述的食品級藻藍蛋白的工業(yè)生產(chǎn)方法，其特征在于:所述壓力表的過濾壓力為0.1?0.5Mpa。
【文檔編號】C07K1/34GK104292326SQ201310300118
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月17日
【發(fā)明者】邵明飛, 秦松, 高志剛 申請人:中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所