CN109021095B - 一种高纯度无腥味藻蓝色素及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于藻蓝色素分离纯化技术领域，具体涉及一种高纯度无腥味藻蓝色素及其制备方法与应用。本发明通过分散、浸提、絮凝、过滤、纯化浓缩、脱味和浓缩等步骤，得到高纯度无腥味藻蓝色素。其中，本发明采用水提和磷酸盐缓冲液浸提方式，通过阶梯式提高体系渗透压，阶梯式提高藻蓝蛋白的浸出速率和浸出量，整个浸提和絮凝过程不需低温、超声破碎和高压均质，条件温和，对色素破坏小，提取周期短，不引入过多其他离子或组分，钙离子和磷酸根离子等通过絮凝除去，钠离子和氯离子的存在，可以保护藻蓝蛋白，而且可通过后续的膜分离，得到很好的去除，且均属于食品中允许添加的加工助剂。制得的高纯度无腥味藻蓝色素纯度高、色价高、收率高且无腥味。

Description

一种高纯度无腥味藻蓝色素及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于藻蓝色素分离纯化技术领域，具体涉及一种高纯度无腥味藻蓝色素及其制备方法与应用。
背景技术
螺旋藻，又称节旋藻或蓝细菌，属于蓝藻门，主要包括极大螺旋藻、纯顶螺旋藻及盐泽螺旋藻类等。螺旋藻营养成分极其丰富，其含有大量蛋白质、多种维生素及矿物质等，可以作为一种高蛋白、低脂肪、低胆固醇、低热值的保健食品，被***粮农组织推荐为“人类明天最理想的食品”。随着螺旋藻越来越多地被开发为高蛋白功能性食品、保健品等，螺旋藻的开发利用也将拥有更广阔的前景。
藻蓝色素是从含藻胆体的藻类细胞中提取，是蓝藻中仅有的捕光色素蛋白，是非常少见的天然蓝色色素和营养素，具有独特的药用功效和荧光性质。其中以螺旋藻为代表的蓝藻中具有丰富的藻蓝色素，并具有安全性和高消化吸收率，经中国***和美国食品药品管理局认证螺旋藻完全无毒副作用，是安全的植物药品及保健品。
目前，藻蓝色素的制备工艺通常包括螺旋藻破壁浸提和纯化等过程。其中，螺旋藻破壁浸提的方法包括反复冻融法、高压均质法、超声波破碎法、自然溶胀法和酶解法。反复冻融法(例如：申请号为“201010214387.2”，申请名称为“一种藻蓝蛋白提取物的制备和应用”的中国专利申请)一般需要三次以上才能达到有效破壁，每次冻融需要3～5天，整个破壁流程需要9～15天以上，且能耗巨大。高压均质法会产生高温，容易造成藻蓝色素的分解和破坏。超声波破碎法(例如：申请号为“201510279199.0”，申请名称为“从螺旋藻中提取藻蓝色素的提取方法”的中国专利申请)需要在低浓度的藻细胞溶液中有效，高浓度的藻液中超声难以传播，低浓度的藻溶液给后续的干燥带来困难，而且超声波容易导致蛋白质变性失活，产品收率低。自然溶胀法一般需要10～20天，且破壁效率不高，容易导致微生物大量繁殖腐败，生产过程难以控制。酶解法(如：申请号201810266698.X，申请名称：从螺旋藻中萃取藻蓝蛋白的方法的中国专利申请)使用的破壁酶价格昂贵，且市场不能持续稳定供应，对体系的温度和pH值要求严格。目前的螺旋藻破壁方法存在周期长、提取效率低、不适用于大规模工业生产等问题。
破壁浸提后的藻蓝色素粗提液纯化方法包括硫酸铵沉淀法、双水相法和色谱柱层析法等。中国专利申请(申请号CN201010224910.X，申请名称：一种从螺旋藻中分离高纯度藻蓝蛋白的方法)公开了一种从螺旋藻中分离纯化高纯度藻蓝蛋白的方法，其采用硫酸铵沉淀法纯化藻蓝蛋白，一方面需要消耗大量的化工原料硫酸盐，给环境造成污染，另一方面产品中硫酸铵的残留难以全部清除。中国专利申请(申请号CN201210066970.2，申请名称：一种藻蓝蛋白的纯化技术)公开了一种藻蓝蛋白的制备方法，其采用双水相萃取、超滤分离纯化藻蓝蛋白，虽然获得的藻蓝蛋白纯度较高，但是，双水相法对环境的污染较大。中国专利申请(申请号CN201611129493.4，申请名称：一种同时分离纯化试剂级的藻蓝蛋白与别藻蓝蛋白的方法)公开了以水华新鲜蓝藻为原料，通过采用盐析联合柱层析分离纯化试剂级藻蓝蛋白和试剂级别藻蓝蛋白，该方法需要消耗大量昂贵的填料耗材，且设备难以放大，层析速度慢。目前藻蓝色素的纯化方法存在成本高、操作繁琐、周期长、收率低、溶剂残留等缺点。
此外，螺旋藻有其特有的腥味，上述方法生产出的藻蓝色素或多或少有腥味，用于食品中会影响食品的风味。
发明内容
为了克服现有技术中藻蓝色素提取效率低、周期长、提纯成本高、操作繁琐、不适于工业化生产、产品有腥味等不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种高纯度无腥味藻蓝色素的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的高纯度无腥味藻蓝色素，该高纯度无腥味藻蓝色素纯度高、色价高、收率高且无腥味。
本发明的再一目的在于提供上述高纯度无腥味藻蓝色素的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种高纯度无腥味藻蓝色素的制备方法，包含如下步骤：
(1)将螺旋藻和水均匀混合，10～25℃分散2～5h，得到螺旋藻分散液；
(2)将步骤(1)制得的螺旋藻分散液配制为含有螺旋藻且磷酸根终浓度为0.05～0.12mol/L的磷酸盐缓冲液，搅拌条件下，10～25℃浸提12～18h，得到螺旋藻浸提液；
(3)在步骤(2)制得的螺旋藻浸提液中加入螺旋藻浸提液质量0.5～3％、质量浓度为8～15％的磷酸氢二钠溶液，混合均匀；然后加入螺旋藻浸提液质量2～10％、质量浓度为15～25％的氯化钙溶液，搅拌10～20min；搅拌完成、体系pH稳定后，采用碱液将体系pH值调节至7.0～7.5，得到絮凝后的浸提液；
(4)在步骤(3)絮凝后的浸提液中加入絮凝后的浸提液质量3～7％的助滤剂，分散均匀；过滤，收集滤液，得到藻蓝色素粗滤液；
(5)将步骤(4)制得的藻蓝色素粗滤液超滤脱盐浓缩，得到浓缩液；
(6)将活性炭加入到步骤(5)制得的浓缩液中，进行脱味处理；然后过滤除去活性炭，得到滤液；
(7)将步骤(6)得到的滤液浓缩，得到高纯度无腥味藻蓝色素；
步骤(1)中所述的水优选为反渗透膜滤水；
步骤(1)中所述的螺旋藻和水的质量比优选为1:(20～60)；
步骤(1)中所述的螺旋藻和水的质量比进一步优选为1:(25～30)；
步骤(1)中所述的分散的温度优选为18～22℃，分散的时间优选为3h；
步骤(1)中所述的分散的方式优选为搅拌分散；
步骤(2)中所述的磷酸盐缓冲液的磷酸根终浓度优选为0.08～0.1mol/L；
步骤(2)中所述的配制的方法优选为：
将步骤(1)制得的螺旋藻分散液和NaH2PO4/Na2HPO4、K2HPO4/KH2PO4或磷酸盐缓冲液混合，得到含有螺旋藻且磷酸根终浓度为0.05～0.12mol/L的磷酸盐缓冲液；
所述的磷酸盐缓冲液优选为磷酸钠缓冲液和磷酸钾缓冲液中的至少一种；
所述的磷酸盐缓冲液进一步优选为磷酸钠缓冲液；
步骤(2)中所述的浸提的温度优选为18～22℃；
步骤(2)中所述的浸提的时间优选为14～15h；
步骤(2)中所述的浸提时间进一步优选为15h；
步骤(3)中所述的磷酸氢二钠溶液的质量浓度优选为10％；添加量优选为螺旋藻浸提液质量的0.5～1.5％，
步骤(3)中所述的磷酸氢二钠溶液的添加量进一步优选为螺旋藻浸提液质量的1.0％；
步骤(3)中所述的氯化钙溶液的质量浓度优选为20％，添加量优选为螺旋藻浸提液质量的3～8％；
步骤(3)中所述的氯化钙溶液的添加量进一步优选为螺旋藻浸提液质量的6.0％；
步骤(3)中所述的碱性溶液优选为氢氧化钠、氢氧化钾或其他为本行业所知的能达到相同目的的试剂；
步骤(3)中所述的pH值优选为调节至7.20；
步骤(4)中助滤剂为硅藻土、珍珠岩等食品加工中允许添加的助滤剂中的至少一种；
步骤(4)中助滤剂优选为硅藻土；
步骤(4)中助滤剂添加量优选为絮凝后的浸提液质量的4～5％；
步骤(4)中助滤剂添加量优选为絮凝后的浸提液质量的5％；
步骤(4)中所述的均匀分散的方式优选为搅拌；
步骤(4)中所述的过滤优选采用板框压滤机、三足离心机、碟式分离机或其他为本行业熟知的能达到相同分离目的的分离设备进行；
步骤(5)中所述的超滤脱盐浓缩的具体操作优选为：
将步骤(4)制得的藻蓝色素粗滤液采用10～50KDa超滤膜设备进行脱盐纯化，脱盐纯化过程中根据膜设备透过液流量往浓缩液中添加等量的反渗透水，纯度大于2.9后停止往浓缩液中添加反渗透水，开始浓缩，浓缩至Brix0.5～3；
所述的超滤脱盐浓缩优选采用截留分子量为20～30KDa的超滤膜进行超滤脱盐浓缩；
所述的浓缩优选浓缩至Brix1.0；
步骤(6)中所述的活性炭优选为粉体活性炭；
步骤(6)中所述的活性炭的添加量优选为浓缩液质量的1～2％；
步骤(6)中所述的活性炭的添加量进一步优选为浓缩液质量的1.5％；
步骤(6)中所述的脱味处理优选为搅拌处理10～120min；
步骤(6)中所述的脱味处理进一步优选为搅拌处理20～60min；
步骤(7)中所述的浓缩优选浓缩至不小于Brix5.0；
步骤(7)中所述的浓缩进一步优选采用截留分子量为30KDa的超滤膜浓缩至不小于Brix5.0；
一种高纯度无腥味藻蓝色素，通过上述制备方法制备得到；
所述的高纯度无腥味藻蓝色素可以用于食品、保健品以及化妆品等领域中；
本发明的原理：
本发明采用水提和磷酸盐缓冲液浸提两种方式在较高温度下提取藻蓝蛋白，其中，螺旋藻先与水混合可充分分散，避免了螺旋藻直接与磷酸缓冲液混合，易受磷酸盐影响形成微小团块而不能充分分散，导致螺旋藻粉不能充分与浸提溶剂接触这一问题；螺旋藻与水充分分散后，将体系调整为低浓度的磷酸盐缓冲液，利用细胞内外浓度差，使细胞外水分子从渗透压低的一侧向细胞内渗透压高的一侧渗透，使细胞吸水涨破细胞壁，进而释放出胞内藻蓝蛋白，浸提过程中，同时搅拌提供机械剪切力对螺旋藻进行破壁，使得藻蓝蛋白更好地从螺旋藻细胞内迁移到浸提液中。
浸提后，在浸提液中进一步添加磷酸氢二钠溶液，使得体系渗透压进一步提高，对于部分破壁或者破壁不显著导致藻蓝蛋白无法完全浸出的螺旋藻，由于细胞外渗透压高于细胞内渗透压，细胞发生皱缩(类似于通过施加压力使胶囊中残余液体挤出)，加快藻蓝蛋白的浸出速率、提高藻蓝蛋白的浸出量。本发明通过阶梯式提高体系渗透压，在低渗透压下使细胞吸水涨破，而在高渗透压下使细胞皱缩，提高了藻蓝蛋白的浸出速率和浸出量。整个过程不需低温、超声破碎和高压均质，且浸出的藻蓝蛋白由于磷酸盐缓冲液的存在，避免了降解或变性。此外，由于细胞发生皱缩，进一步有利于后续絮凝。随后，体系中的磷酸氢二钠(包括浸提过程中的磷酸氢二钠)与氯化钙形成磷酸氢钙絮状沉淀，可去除浸提液中悬浮物以及从螺旋藻细胞内溶出的除藻蓝色素外其他的一些杂质成分。体系中的钠离子和氯离子的存在，可以作为藻蓝蛋白保护剂，在此过程中，合适浓度和添加量的磷酸氢二钠溶液和氯化钙溶液以及添加时间的控制至关重要，避免了藻蓝色素团聚、降解不稳定等问题，且絮凝效果极佳，极大缓解后续过滤压力。本发明通过絮凝，达到初步分析纯化色素的目的。
絮凝后，本发明进一步采用助滤剂硅藻土吸附浸提液中的一些杂质成分，而且在过滤时形成一层滤饼，有助于出去浸提液中悬浮物，提升过滤效果，而且，此步骤中添加助滤剂可以极大减轻超滤压力，明显提高超滤膜使用寿命。
过滤后，本发明选择合适截留分子量的超滤膜对滤液进一步纯化，通过超滤去除滤液中分子量小于藻蓝色素的杂蛋白、多糖以及无机盐类，该步骤可以获得纯度大于2.9的藻蓝色素，此外，超滤脱盐浓缩获得的浓缩液浓缩程度并非越高越好，浓缩程度过高，不利于后续脱味处理，此处浓缩程度是为了方便下一步的脱味处理。
超滤脱盐浓缩后，本发明采用活性炭对浓缩后的藻蓝色素溶液进行脱味处理，活性炭为疏松多孔、具有非常大的比表面积，通过物理作用去除藻蓝色素中异味成分以及其他杂质成分，对藻蓝色素没有破坏作用，还能达到提升藻蓝色素纯度的目的。其中，搅拌为了促进活性炭与色素溶液处分接触，吸附浓缩液中的异味物质以及其他杂质。
最后，本发明采用合适截留分子量的超滤膜进一步浓缩和纯化，使得藻蓝色素的纯度进一步提升。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明采用水提和磷酸盐缓冲液浸提两种方式，通过阶梯式提高体系渗透压，进而阶梯式提高藻蓝蛋白的浸出速率和浸出量，整个浸提和絮凝过程不需低温、超声破碎和高压均质，条件温和，对色素破坏小，提取周期短，提高了藻蓝色素的收率。
(2)本发明整个浸提和絮凝过程中不引入过多其他离子或组分，钙离子和磷酸根离子等通过絮凝除去，钠离子和氯离子的存在，可以保护藻蓝蛋白，而且可通过后续的膜分离，得到很好的去除，且均属于食品中允许添加的加工助剂。
(3)本发明采用助滤剂提升过滤效果，可以极大减轻超滤压力，明显提高超滤膜使用寿命。
(4)本发明采用超滤膜纯化浓缩，设备操作简单，效率高，分离纯化效果好，所得藻蓝色素纯度高。
(5)本发明采用活性炭吸附去除藻蓝色素藻腥味，方法简单高效，除味效果突出。
(6)本发明提供的高纯度无腥味藻蓝色素的制备方法操作简单，陈本低，制得的藻蓝色素纯度高、色价高、收率高，无腥味，尤其适用于工业化大批量生产。
附图说明
图1是实施例1高纯度无腥味藻蓝色素的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
一种高纯度无腥味藻蓝色素的制备方法，包含如下步骤：
(1)将螺旋藻和水均匀混合，10～25℃分散2～5h，得到螺旋藻分散液；
(2)将步骤(1)制得的螺旋藻分散液配制为含有螺旋藻且磷酸根终浓度为0.05～0.12mol/L的磷酸盐缓冲液，搅拌条件下，10～25℃浸提12～18h，得到螺旋藻浸提液；
(3)在步骤(2)制得的螺旋藻浸提液中加入螺旋藻浸提液质量0.5～3％、质量浓度为8～15％的磷酸氢二钠溶液，混合均匀；然后加入螺旋藻浸提液质量2～10％、质量浓度为15～25％的氯化钙溶液，搅拌10～20min；搅拌完成、体系pH稳定后，采用碱液将体系pH值调节至7.0～7.5，得到絮凝后的浸提液；
(4)在步骤(3)絮凝后的浸提液中加入絮凝后的浸提液质量3～7％的助滤剂，分散均匀；过滤，收集滤液，得到藻蓝色素粗滤液；
(5)将步骤(4)制得的藻蓝色素粗滤液超滤脱盐浓缩，得到浓缩液；
(6)将活性炭加入到步骤(5)制得的浓缩液中，进行脱味处理；然后过滤除去活性炭，得到滤液；
(7)将步骤(6)得到的滤液浓缩，得到高纯度无腥味藻蓝色素；
步骤(1)中所述的水优选为反渗透膜滤水；
步骤(1)中所述的螺旋藻和水的质量比优选为1:(20～60)；
步骤(1)中所述的螺旋藻和水的质量比进一步优选为1:(25～30)；
步骤(1)中所述的分散的温度优选为18～22℃，分散的时间优选为3h；
步骤(1)中所述的分散的方式优选为搅拌分散；
步骤(2)中所述的磷酸盐缓冲液的磷酸根终浓度优选为0.08～0.1mol/L；
步骤(2)中所述的配制的方法优选为：
将步骤(1)制得的螺旋藻分散液和NaH2PO4/Na2HPO4、K2HPO4/KH2PO4或磷酸盐缓冲液混合，得到含有螺旋藻且磷酸根终浓度为0.05～0.12mol/L的磷酸盐缓冲液；
所述的磷酸盐缓冲液优选为磷酸钠缓冲液和磷酸钾缓冲液中的至少一种；
所述的磷酸盐缓冲液进一步优选为磷酸钠缓冲液；
步骤(2)中所述的浸提的温度优选为18～22℃；
步骤(2)中所述的浸提的时间优选为14～15h；
步骤(2)中所述的浸提时间进一步优选为15h；
步骤(3)中所述的磷酸氢二钠溶液的质量浓度优选为10％；添加量优选为螺旋藻浸提液质量的0.5～1.5％，
步骤(3)中所述的磷酸氢二钠溶液的添加量进一步优选为螺旋藻浸提液质量的1.0％；
步骤(3)中所述的氯化钙溶液的质量浓度优选为20％，添加量优选为螺旋藻浸提液质量的3～8％；
步骤(3)中所述的氯化钙溶液的添加量进一步优选为螺旋藻浸提液质量的6.0％；
步骤(3)中所述的碱性溶液优选为氢氧化钠、氢氧化钾或其他为本行业所知的能达到相同目的的试剂；
步骤(3)中所述的pH值优选为调节至7.20；
步骤(4)中助滤剂为硅藻土、珍珠岩等食品加工中允许添加的助滤剂中的至少一种；
步骤(4)中助滤剂优选为硅藻土；
步骤(4)中助滤剂添加量优选为絮凝后的浸提液质量的4～5％；
步骤(4)中助滤剂添加量优选为絮凝后的浸提液质量的5％；
步骤(4)中所述的均匀分散的方式优选为搅拌；
步骤(4)中所述的过滤优选采用板框压滤机、三足离心机、碟式分离机或其他为本行业熟知的能达到相同分离目的的分离设备进行；
步骤(5)中所述的超滤脱盐浓缩的具体操作优选为：
将步骤(4)制得的藻蓝色素粗滤液采用10～50KDa超滤膜设备进行脱盐纯化，脱盐纯化过程中根据膜设备透过液流量往浓缩液中添加等量的反渗透水，纯度大于2.9后停止往浓缩液中添加反渗透水，开始浓缩，浓缩至Brix0.5～3；
所述的超滤脱盐浓缩优选采用截留分子量为20～30KDa的超滤膜进行超滤脱盐浓缩；
所述的浓缩优选浓缩至Brix1.0；
步骤(6)中所述的活性炭优选为粉体活性炭；
步骤(6)中所述的活性炭的添加量优选为浓缩液质量的1～2％；
步骤(6)中所述的活性炭的添加量进一步优选为浓缩液质量的1.5％；
步骤(6)中所述的脱味处理优选为搅拌处理10～120min；
步骤(6)中所述的脱味处理进一步优选为搅拌处理20～60min；
步骤(7)中所述的浓缩优选浓缩至不小于Brix5.0；
步骤(7)中所述的浓缩进一步优选采用截留分子量为30KDa的超滤膜浓缩至不小于Brix5.0。
具体流程见图1。
实施例1
(1)在100L提取罐中加入46kg反渗透膜滤水，然后将1.5kg螺旋藻干粉缓慢加入提取罐中，搅拌使其均匀分散；然后维持体系20℃，搅拌分散3h，得到螺旋藻分散液；
(2)在步骤(1)制得的螺旋藻分散液中加入磷酸氢二钠(Na2HPO4·12H2O)300.9g和磷酸二氢钠(NaH2PO4·2H2O)586.7g，含有螺旋藻且磷酸根终浓度为0.1mol/L的磷酸盐缓冲液，搅拌条件下，20℃浸提15h，得到螺旋藻浸提液；
(3)在步骤(2)制得的螺旋藻浸提液中加入483.9g质量浓度为10％磷酸氢二钠溶液，搅拌8min，使其混合均匀；再加入2903.3g质量浓度20％的氯化钙溶液，搅拌15min；搅拌完成、体系pH值稳定后，采用氢氧化钠溶液调节体系pH值至7.15，得到絮凝后的浸提液；
(4)过滤：在步骤(3)絮凝后的浸提液中加入2.6kg硅藻土，搅拌均匀；采用小型压滤机压滤，循环至澄清后收集滤液，得到藻蓝色素粗滤液；
(5)将步骤(4)中得到的藻蓝色素粗滤液采用30KDa超滤膜设备进行纯化脱盐，脱盐纯化过程中根据透过液流量等量的往浓缩液中添加反渗透水，纯度A618/A280达到2.9后停止往浓缩液中添加反渗透水，开始浓缩，浓缩采用与纯化过程相同超滤膜设备，浓缩至Brix1.0停止，得到13.75kg浓缩液，总色价(E618nm)为5550(即1g藻粉收到藻蓝色素总色价3.7)；
(6)将206.3g活性炭添加到步骤(5)制得的浓缩液中，搅拌处理40min，然后采用管式离心机去除活性炭，得到滤液13.1kg；
(7)将步骤(6)得到的滤液采用30KDa超滤膜浓缩至Brix5.0，得到纯度为3.40的高纯度无腥味藻蓝色素浓缩液2.6kg，总色价5400。
本实施例制得的高纯度无腥味藻蓝色素浓缩液与步骤5中得到浓缩液相比没有藻腥味。
实施例2
(1)在100L提取罐中加入46kg反渗透膜滤水，然后将1.7kg螺旋藻干粉缓慢加入提取罐中，搅拌使其均匀分散；然后维持体系22℃，搅拌分散2h，得到螺旋藻分散液；
(2)在步骤(1)制得的螺旋藻分散液中加入磷酸氢二钠(Na2HPO4·12H2O)179.1g和磷酸二氢钠(NaH2PO4·2H2O)349.5g，得到含有螺旋藻且磷酸根终浓度为0.06mol/L的磷酸盐缓冲液，搅拌条件下，18℃浸提18h，得到螺旋藻浸提液；
(3)在步骤(2)制得的螺旋藻浸提液中加入241.1g质量浓度为15％磷酸氢二钠溶液，搅拌5min，使其混合均匀；再加入4822.9g质量浓度15％的氯化钙溶液，搅拌10min；搅拌完成、体系pH值稳定后，采用氢氧化钠溶液调节体系pH值至7.0，得到絮凝后的浸提液；
(4)在步骤(3)絮凝后的浸提液中加入1.60kg硅藻土，搅拌均匀；采用小型压滤机压滤，循环至澄清后收集滤液，得到藻蓝色素粗滤液；
(5)纯化浓缩：将步骤(4)中得到的藻蓝色素粗滤液采用10KDa超滤膜设备进行纯化脱盐，脱盐纯化过程中根据透过液流量等量的往浓缩液中添加反渗透水，纯度A618/A280达到2.9后停止往浓缩液中添加反渗透水，开始浓缩，浓缩采用与纯化过程相同超滤膜设备，浓缩至Brix1.0停止，得到15.8kg浓缩液，总色价(E618nm)为6120(1g藻粉收到藻蓝色素总色价3.6)；
(6)将158g活性炭添加到步骤(5)制得的浓缩液中，搅拌10min，然后采用小型压滤机去除活性炭，得到滤液15.4kg；
(7)将步骤(6)得到的滤液采用20KDa超滤膜浓缩，浓缩至Brix5.0停止，得到纯度为3.0的高纯度无腥味藻蓝色素浓缩液2.4kg，总色价5989。
本实施例制得的高纯度无腥味藻蓝色素浓缩液与步骤5中得到浓缩液相比没有藻腥味。
实施例3
(1)在100L提取罐中加入46kg反渗透膜滤水，然后将1.84kg螺旋藻干粉缓慢加入提取罐中，搅拌使其均匀分散；然后维持体系18℃，搅拌分散5h，得到螺旋藻分散液；
(2)在步骤(1)制得的螺旋藻分散液中加入磷酸氢二钠(Na2HPO4·12H2O)361.8g和磷酸二氢钠(NaH2PO4·2H2O)703.7g，得到含有螺旋藻且磷酸根终浓度为0.12mol/L的磷酸盐缓冲液，搅拌条件下，22℃浸提12h，得到螺旋藻浸提液；
(3)在步骤(2)制得的螺旋藻浸提液中加入1467.0g质量浓度为8％磷酸氢二钠溶液，搅拌10min，使其混合均匀；再加入978.0g质量浓度25％的氯化钙溶液，搅拌20min；搅拌完成、体系pH值稳定后，采用氢氧化钠溶液调节体系pH值至7.5，得到絮凝后的浸提液；
(4)在步骤(3)絮凝后的浸提液中加入3.59kg硅藻土，搅拌均匀；采用小型压滤机压滤，循环至澄清后收集滤液，得到藻蓝色素粗滤液；
(5)将步骤(4)中得到的藻蓝色素粗滤液采用30KDa超滤膜设备进行纯化脱盐，脱盐纯化过程中根据透过液流量等量的往浓缩液中添加反渗透水，纯度A618/A280达到2.9后停止往浓缩液中添加反渗透水，开始浓缩，浓缩采用与纯化过程相同超滤膜设备，浓缩至Brix1.0停止，得到17.25kg浓缩液，总色价(E618nm)为6700(1g藻粉收到藻蓝色素总色价3.64)；
(6)将258g活性炭添加到步骤(5)制得的浓缩液中，搅拌60min，然后采用小型压滤机去除活性炭，得到滤液16.75kg；
(7)将步骤(6)得到的滤液采用30KDa超滤膜浓缩，浓缩至Brix5.0停止，得到纯度为3.6的高纯度无腥味藻蓝色素浓缩液1.6kg，总色价6500。
本实施例制得的高纯度无腥味藻蓝色素浓缩液与步骤5中得到浓缩液相比没有藻腥味。
对比实施例1
(1)在100L提取罐中加入46kg反渗透膜滤水，加入磷酸氢二钠(Na2HPO4·12H2O)300.9g和磷酸二氢钠(NaH2PO4·2H2O)586.7g，搅拌均匀后加入螺旋藻粉1.5kg，搅拌条件下，20℃浸提15h，得到螺旋藻浸提液；
(2)在步骤(1)制得的螺旋藻浸提液中加入483.9g质量浓度为10％磷酸氢二钠溶液，搅拌8min，使其混合均匀；再加入2903.3g质量浓度20％的氯化钙溶液，搅拌15min；搅拌完成、体系pH值稳定后，采用氢氧化钠溶液调节体系pH值至7.15；
(3)在步骤(2)絮凝后的浸提液中加入2.6kg硅藻土，搅拌均匀；采用小型压滤机压滤，循环至澄清后收集滤液，得到藻蓝色素粗滤液；
(4)将步骤(3)中得到的藻蓝色素粗滤液采用30KDa超滤膜设备进行纯化脱盐，脱盐纯化过程中根据透过液流量等量的往浓缩液中添加反渗透水，纯度A618/A280达到2.9后停止往浓缩液中添加反渗透水，开始浓缩，浓缩采用与纯化过程相同超滤膜设备，浓缩至Brix1.0停止，得到10.1kg浓缩液，总色价(E618nm)为4000(1g藻粉收到藻蓝色素总色价2.67)。
(5)将150.0g活性炭添加到步骤(4)制得的浓缩液中，搅拌处理40min，然后采用管式离心机去除活性炭，得到滤液9.9kg；
(6)将步骤(5)得到的滤液采用30KDa超滤膜浓缩至Brix5.0，得到纯度为3.20的藻蓝色素浓缩液1.98kg，浓缩液总色价3900。
对比实施例2
(1)在100L提取罐中加入46kg反渗透膜滤水，加入磷酸氢二钠(Na2HPO4·12H2O)300.9g和磷酸二氢钠(NaH2PO4·2H2O)586.7g，搅拌均匀后加入螺旋藻粉1.5kg，搅拌条件下，20℃浸提15h，得到螺旋藻浸提液；
(2)在步骤(2)制得的螺旋藻浸提液中再加入2903.3g质量浓度20％的氯化钙溶液，搅拌15min；搅拌完成、体系pH值稳定后，采用氢氧化钠溶液调节体系pH值至7.15；
(3)在步骤(2)絮凝后的浸提液中加入2.6kg硅藻土，搅拌均匀；采用小型压滤机压滤，由于步骤(2)絮凝效果不佳，严重影响过滤效果，导致藻泥严重堵塞压滤机，无法进行过滤。
效果实施例
(1)分别检测实施例1～3以及对比实施例1制得的纯化浓缩后浓缩液、二次浓缩后制得的藻蓝色素浓缩液(终产物)的纯度、色价、总色价和收率，具体方法如下：
(1)纯度：采用618nm处吸光值与280nm处吸光值比值进行定量，即A618/A280。
(2)色价：称取0.2～0.3g(精确至0.0001g)浓缩液，置于100ml容量瓶中，用水定容。用1cm比色皿，测定618nm下的吸光度值A。浓缩液色价和总色价计算方法为：
其中，A：618nm下的吸光度值，m1：称取的浓缩液质量；
其中，m2：浓缩液质量，g；浓缩液色价；
收率：定义为每克藻粉得到藻蓝色素的总色价，计算方法为：
收率＝总色价/m3；
其中，m3：螺旋藻粉质量，g；
结果见表1和表2。其中，表1为实施例1～3纯化浓缩后浓缩液的纯度、总色价和收率，表2为二次浓缩后制得的藻蓝色素浓缩液(终产物)的纯度、总色价和收率。对比实施例1螺旋藻粉直接添加至磷酸氢二钠/磷酸二氢钠缓冲液中进行浸提，由于受磷酸盐的影响，螺旋藻不能充分分散，形成微小的团块，导致螺旋藻粉不能充分与浸提溶剂接触。从而使螺旋藻细胞内色素溶出不充分，得率降低，总色价明显低于实施例1。对比实施例2由于无法进行有效过滤，产物的纯度、总色价和收率显著低于对比实施例1。
表1纯化浓缩后浓缩液的纯度、总色价和收率
实施例1 实施例2 实施例3 对比实施例1
藻粉质量 1500g 1700g 1840g 1500g
总色价 5550 6120 6700 4000
纯度 2.9 2.9 2.9 2.9
收率 3.70 3.60 3.64 2.67
表2二次浓缩后制得的藻蓝色素浓缩液的纯度、总色价和收率
实施例1 实施例2 实施例3 对比实施例1
藻粉质量 1500g 1700g 1840g 1500g
总色价 5400 5989 6500 3900
纯度 3.4 3.0 3.6 3.2
收率 3.60 3.52 3.53 2.60
(2)藻蓝色素气味的评价方法：
①称取一定量的藻蓝色素浓缩液(浓缩至Brix5.0)，定容至100ml，摇匀，使溶液色价为0.4；
②把配置的藻蓝色素溶液倒入带盖子的样品容器中(50ml)，然后常温(15～25℃)放置1h。
③打开常温放置1h的样品容器盖子，请感官评定人员进行气味的评定。
实施例1～3制得的高纯度无腥味藻蓝色素浓缩液无腥味。
此外，本发明中Brix(可溶性固形物含量)采用ATAGO/爱拓PAL-86S葡萄酒折射仪检测。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高纯度无腥味藻蓝色素的制备方法，其特征在于包含如下步骤：
(1)将螺旋藻和水均匀混合，10～25℃分散2～5h，得到螺旋藻分散液；
(2)将步骤(1)制得的螺旋藻分散液配制为含有螺旋藻且磷酸根终浓度为0.05～0.12mol/L的磷酸盐缓冲液，搅拌条件下，10～25℃浸提12～18h，得到螺旋藻浸提液；
(3)在步骤(2)制得的螺旋藻浸提液中加入螺旋藻浸提液质量0.5～3％、质量浓度为8～15％的磷酸氢二钠溶液，混合均匀；然后加入螺旋藻浸提液质量2～10％、质量浓度为15～25％的氯化钙溶液，搅拌10～20min；搅拌完成、体系pH稳定后，采用碱液将体系pH值调节至7.0～7.5，得到絮凝后的浸提液；
(4)在步骤(3)絮凝后的浸提液中加入絮凝后的浸提液质量3～7％的助滤剂，分散均匀；过滤，收集滤液，得到藻蓝色素粗滤液；
(5)将步骤(4)制得的藻蓝色素粗滤液超滤脱盐浓缩，得到浓缩液；
(6)将活性炭加入到步骤(5)制得的浓缩液中，进行脱味处理；然后过滤除去活性炭，得到滤液；
(7)将步骤(6)得到的滤液浓缩，得到高纯度无腥味藻蓝色素。
2.根据权利要求1所述的高纯度无腥味藻蓝色素的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的螺旋藻和水的质量比为1:(20～60)。
3.根据权利要求1所述的高纯度无腥味藻蓝色素的制备方法，其特征在于：
步骤(2)中所述的磷酸盐缓冲液中磷酸根的终浓度为0.08～0.1mol/L。
4.根据权利要求1所述的高纯度无腥味藻蓝色素的制备方法，其特征在于：
步骤(2)中所述的浸提的温度为18～22℃；
步骤(2)中所述的浸提的时间为14～15h。
5.根据权利要求1所述的高纯度无腥味藻蓝色素的制备方法，其特征在于：
步骤(3)中所述的磷酸氢二钠溶液的质量浓度为10％；添加量为螺旋藻浸提液质量的0.5～1.5％。
6.根据权利要求1所述的高纯度无腥味藻蓝色素的制备方法，其特征在于：
步骤(3)中所述的氯化钙溶液的质量浓度为20％，添加量为螺旋藻浸提液质量的3～8％。
7.根据权利要求1所述的高纯度无腥味藻蓝色素的制备方法，其特征在于：
步骤(4)中助滤剂为硅藻土和珍珠岩中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的高纯度无腥味藻蓝色素的制备方法，其特征在于：
将步骤(4)制得的藻蓝色素粗滤液采用10～50KDa超滤膜进行脱盐纯化，脱盐纯化过程中根据透过液流量往浓缩液中添加等量的反渗透水，纯度大于2.9后停止往浓缩液中添加反渗透水，开始浓缩，浓缩至Brix0.5～3；
所述的纯度为618nm处吸光值与280nm处吸光值比值。
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