一種從雨生紅球藻中提取蝦青素的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種從雨生紅球藻中提取蝦青素的方法，屬于生物培養(yǎng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 雨生紅球藻是一種生活在淡水中的單細(xì)胞綠藻，在特定條件下能積累大量的類胡 蘿卜素（可達(dá)干重的2% -5%)，其中80%以上為蝦青素及其酯類D。雨生紅球藻的生活 周期主要分為營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞和厚壁孢子，一般認(rèn)為環(huán)境有利時(shí)，形成營(yíng)養(yǎng)孢子；環(huán)境不利時(shí)，形 成厚壁孢子并大量累積蝦青素。蝦青素（Astaxanthin)可作為脂溶性的色素，具有艷麗的 紅色和強(qiáng)的抗氧化性能；在食品工業(yè)中，不僅能有效起到保鮮、保色、保味、保質(zhì)等作用，而 且能為多類食品著色，增加食品的色澤美感；另外動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明蝦青素有抑制腫瘤發(fā)生、增 強(qiáng)免疫功能等多方面的生理作用，因此蝦青素在功能食品和醫(yī)藥等方面應(yīng)用廣泛。利用有 機(jī)溶劑可以直接從雨生紅球藻細(xì)胞中提取蝦青素，但是由于雨生紅球藻的厚壁孢子具有堅(jiān) 韌的細(xì)胞壁，若直接利用將導(dǎo)致其生物有效利用率降低，而厚壁孢子結(jié)構(gòu)又阻礙了有機(jī)溶 劑進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)提取蝦青素，因而蝦青素提取率較低。故在蝦青素提取前必須先進(jìn)行孢子態(tài) 細(xì)胞的破壁處理，以破壞雨生紅球藻的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，特別是其細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)，而雨生紅球藻的 破壁方法對(duì)于蝦青素的提取率和質(zhì)量至關(guān)重要。
[0003] 目前，雨生紅球藻的破壁方法主要有物理機(jī)械破壁方法、酶解法和化學(xué)法：酶解方 法對(duì)于蝦青素的破壞最小，但是破壁率較低并且增加了后續(xù)分離的難度，不適合大規(guī)模的 工業(yè)化生產(chǎn)；化學(xué)方法比較系統(tǒng)，但是在其過程中使用了有機(jī)溶劑，不但成本較高并且不環(huán) 保，不能達(dá)到食品生產(chǎn)的綠色標(biāo)準(zhǔn)；物理機(jī)械破壁方法綠色環(huán)保，分離簡(jiǎn)單，適合大規(guī)模的 工業(yè)化生產(chǎn)，但是目前，細(xì)胞的破壁率較低，通常為70%，而達(dá)到90%的破壁方法耗能嚴(yán)重、 成本昂貴。
[0004] 雨生紅球藻的物理機(jī)械破壁方法主要包括高壓勻質(zhì)方法、超聲波法、研磨法、勻 漿法、凍融解凍法和微波破解法，歐陽琴(福州大學(xué)學(xué)報(bào)，2005, 33 (I) :111-115)等研究 后發(fā)現(xiàn)，高壓勻質(zhì)方法最適合雨生紅球藻的破壁，可以達(dá)到92. 9%的破壁率，但是蝦青素 的提取率并不理想僅為28. OPg/mg (細(xì)胞干重）；而周湘池(海洋與湖沼，2006, 37 (5): 424-428)等研究表明，勻漿法和超聲波法對(duì)于后續(xù)蝦青素提取和分離有影響，而直接研磨 在破壁過程中降低了蝦青素的活性，加液氮低溫研磨法無污染并且最大限度的保留了蝦青 素的生理活性，但是液氮低溫研磨法只適用于研究室而不適合大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。專利 CN101691348A采用超臨界C02萃取直接提取雨生紅球藻干粉，該工藝綠色環(huán)保并且對(duì)蝦青 素的生理活性影響較小，但是該方法所用設(shè)備昂貴，成本很高，物特殊的破壁工藝且蝦青素 的提取率低。
[0005] 目前，急需要一種綠色環(huán)保、成本低廉、對(duì)蝦青素生理活性無影響且蝦青素提取率 高的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種破壁率高、綠色環(huán)保無公害、成本低、適用 于大規(guī)模工廠化生產(chǎn)的提取蝦青素的方法，通過該方法對(duì)雨生紅球藻進(jìn)行破壁，對(duì)蝦青素 的生理活性影響最低，蝦青素的提取率高并且符合食品生產(chǎn)的綠色標(biāo)準(zhǔn)。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案： 一種從雨生紅球藻中提取蝦青素的方法，包括以下步驟： (1) 藻種培養(yǎng)及預(yù)處理：藻種經(jīng)BBM培養(yǎng)基在18-20°C、3000-4000Lx條件下培養(yǎng)10d， 在300-500r/min下離心10-15min后棄去上清液，向沉淀中加入缺氮培養(yǎng)基在5000-6000Lx 下繼續(xù)培養(yǎng)；培養(yǎng)7d后在3000-3500r/min下離心10-15min，去除上清液加入20%甲醇和 5%氫氧化鉀混合液在60-65°C下處理10_20min去除葉綠素，最后在300-500r/min條件下 離心5-10min棄上清液得孢子態(tài)藻細(xì)胞懸浮液； (2) 細(xì)胞破壁：將步驟1中所得的孢子態(tài)藻細(xì)胞懸浮液與冰醋酸混合均勻，在-4-0°C下 冰浴10-20min，然后向上述混合液中加入去離子水并且置于勻漿機(jī)中勻漿5-10min得藻漿 液，向藻漿液中加入液氮混勻后靜置5-10min后得破壁海藻液； (3) 蝦青素提?。簩⒉襟E3中所得的破壁海藻液濃縮、干燥成粉末后裝于超臨界萃取 裝置中，分離釜I的溫度和壓力為30-40°C、5-8MPa，分離釜II的溫度和壓力為30-40°C、 20-25MPa，CCV流速為10-15L/h，萃取時(shí)間為0. 5-lh后得蝦青素萃取物。
[0008] 進(jìn)一步的，步驟2中，所述的孢子態(tài)藻細(xì)胞懸浮液與冰醋酸、去離子水的體積比為 1:2-5 :1-3。
[0009] 進(jìn)一步的，步驟2中，所述的冰醋酸的濃度為0. 3%_1%。
[0010] 進(jìn)一步的，步驟2中，所述的液氮的加入體積為IOOmL藻漿液中加入2-5mL液氮。
[0011] 進(jìn)一步的，步驟3中，所述的分離釜I的溫度和壓力為35°C、7MPa，分離釜II的溫 度和壓力為40°C、22MPa，0) 2流速為12L/h，萃取時(shí)間為0· 5h。
[0012] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果： 冰浴條件下，冰醋酸可以更快的滲透到雨生紅球藻細(xì)胞的表層；在勻漿過程中，利用螺 旋槳施加的攪拌離心力、擠壓力、剪切力對(duì)海藻細(xì)胞進(jìn)行破碎,并且物料之間的摩擦力加速 細(xì)胞表面的冰醋酸對(duì)細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)中糖蛋白的破壞；同時(shí)，由于冰浴的醋酸的介入避免了勻 漿過程中溫度的升高，最大程度的保護(hù)了蝦青素的理化活性，所得的蝦青素提取物為暗紅 色粘稠物質(zhì)。本發(fā)明所述的破壁方法，細(xì)胞的破壁率高達(dá)97. 7%，蝦青素提取物的提取率達(dá) 到37%，蝦青素的提取率達(dá)到35. 05%，產(chǎn)物中蝦青素純度極高達(dá)到95. 25%。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 以下通過實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明的有益效果： 實(shí)施例1 : 一種從雨生紅球藻中提取蝦青素的方法，包括以下步驟： (1)藻種培養(yǎng)及預(yù)處理：藻種經(jīng)BBM培養(yǎng)基在18°C、3000-4000Lx條件下培養(yǎng)10d，在 450r/min下離心IOmin后棄去上清液，向沉淀中加入缺氮培養(yǎng)基在5000-6000Lx下繼續(xù)培 養(yǎng)；培養(yǎng)7d后在3000r/