酶解结合物理法对雨生红球藻破壁处理的工艺研究

2018-04-20 14:49:31

雨生红球藻（Haematococcus pluvialis）是一种单细胞绿藻，属于绿藻门（Chlorophyta）绿藻纲（Chlorophyceae）团藻目（Volvocales）红球藻科（Haematococcaccac）红球藻属（Haematococcus）。雨生红球藻在特定生态环境中能形成厚壁孢子，积累大量的虾青素，是自然界中能够大量合成和积累虾青素的生物，也是自然界中天然虾青素含量可高达的生物。近年来，由于天然虾青素的抗氧化功效得到了广泛认可，雨生红球藻的需求量也不断增加，其养殖、加工技术也在不断地改进。由于雨生红球藻的孢子壁较厚，如不进行破壁处理，虾青素不易被提取，且吸收利用率低，故雨生红球藻加工的关键技术之一就是破壁处理。传统的破壁方法主要为物理法，但存在缺陷。本文采用酶解结合物理技术对雨生红球藻进行破壁处理，以期为雨生红球藻破壁技术提供更好的方法。

仪器和原料
  紫外分光光度计（上海光谱仪器有限公司）；高压均质机NanoDeBEE30-4(苏州微流纳米生物技术有限公司)；磁力搅拌机（郑州新中原机器制造有限公司）。
  雨生红球藻粉，云南绿 A 生物工程有限公司；复合纤维素酶、复合果胶酶、复合多糖酶，诺维信（中国）投资有限公司；二甲基亚砜（DMSO）、二氯甲烷、正己烷，均为分析纯。

试验方法
  称取干燥的雨生红球藻粉100g，加入纯化水900mL，摇匀，加入柠檬酸调节pH值，按试验设计量加入复合果胶酶，控制反应温度缓慢搅拌，到达反应时间后，倒入均质机进行高压均质，均质压力140MPa，均质2次。均质后喷雾干燥，得破壁雨生红球藻粉。
  称取干燥的雨生红球藻粉100g，加入纯化水900mL，摇匀，倒入均质机进行高压均质，均质压力140MPa，均质2次。均质后喷雾干燥，得破壁雨生红球藻粉。
  准确称量藻粉W₁mg（约20mg）于10mL离心管中，加入5mLDMSO，70℃提取5min，提取过程中摇动离心管，使藻粉与溶剂混匀，促进虾青素的提取；5000r/min 离心5min，收集上清液；重复提取1次，合并提取液，用 DMSO定容至25m L，充分混匀后取1mL于10mL容量瓶中，用DMSO定容后，用1cm光径比色杯，在530nm处测量吸光值，计算样品虾青素含量：

  准确称量藻粉W₂mg （约20mg）于10mL离心管中，加入5mL二氯甲烷-正己烷（7∶3）混合溶液，室温提取虾青素，提取过程中摇动离心管，使藻粉与溶剂混匀，促进虾青素的提取；5000r/min离心5min，收集上清液；重复提取1次，合并提取液，用二氯甲烷-正己烷（7∶3）混合溶液定容为25mL，充分混匀后取1mL于10mL容量瓶中，用二氯甲烷-正己烷（7∶3）混合溶液定容后，用1cm光径比色杯在530nm处测量吸光值，计算样品虾青素含量：

试验结果
  对比试验结果表明，采用酶法-高压均质破壁法对雨生红球藻粉进行破壁，其破壁孢子率较高压均质法提高了 18.07%，对比试验结果见下表：

试验方法	破壁孢子率%
试验方法	1	2	3	平均
酶法 - 高压均质破壁	95.76	96.11	95.89	95.92
高压均质破壁	82.24	80.15	81.32	81.24

本文选用了酶法结合高压均质法进行雨生红球藻的破壁处理，以期能够改善原高压均质破壁存在的问题。孢子主要由纤维素、果胶、脂多糖等物质给成，故选取了纤维素酶、果胶酶和多糖酶对孢子进行处理，并对反应条件进行了筛选。试验结果表明，采用复合纤维素酶，酶添加量 0.5%，酶解温度 45 ℃，酶解时间5h条件下，酶解法结合高压均质破壁效果较好；对比试验结果显示，结合酶解法后，雨生红球藻的破壁孢子率提高了18.07%。其作用机理可能是通过纤维素酶使雨生红球藻孢子中的部分纤维素得以降解，从而降低孢子的硬度，利于后续高压均质的操作。酶解结合高压均质破壁相对于其他破壁法具有提取效率高、成本低、适于产业化生产的优点，有一定的推广价值。

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