藻膽蛋白清潔分離純化技術(shù)研究.pdf

1、局部水體中藻類繁盛易引起水體富營(yíng)養(yǎng)化，但藻類對(duì)水體生物自凈系統(tǒng)的穩(wěn)定性也發(fā)揮著重要的作用。我國(guó)藻類資源豐富，僅海水養(yǎng)殖面積就達(dá)到120.80千公頃，年產(chǎn)量2.57萬(wàn)噸，具有巨大的開發(fā)優(yōu)勢(shì)和潛力。然而目前藻類產(chǎn)品的開發(fā)深度很小，僅限于作為食品、工業(yè)原料直接進(jìn)入市場(chǎng)，售價(jià)低廉。藻膽蛋白是藍(lán)藻、紅藻中一類水溶性熒光色素蛋白，可吸收太陽(yáng)光譜中450~660 nm波段的可見光。由于其特有的生理活性和高效的熒光特性，可應(yīng)用于食品、化妝品、醫(yī)藥保健和

2、熒光標(biāo)記等領(lǐng)域。然而藻膽蛋白的提取工藝復(fù)雜，成本高，得率低，因此市場(chǎng)價(jià)格昂貴，致使其在各領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。本課題旨在研究一種經(jīng)濟(jì)、高效、快速、處理量大，且可低成本獲得高純度、高產(chǎn)量藻膽蛋白的清潔環(huán)保新工藝。并嘗試用純化的高純度、高吸光性的藻膽蛋白作為環(huán)境功能材料敏化 TiO2電極，產(chǎn)生色素增感效應(yīng)。藻膽蛋白的純度為其在特征吸收峰處的特征吸光值和總蛋白在280 nm處吸光值的比值。蛋白質(zhì)的純度是衡量提純效果的重要指標(biāo)。論文的主要研究?jī)?nèi)容

3、和研究結(jié)果如下：
　　依據(jù)等離子放電原理，建立多針-板電暈放電技術(shù)以用于藻體細(xì)胞的破碎。結(jié)果表明：輸出電壓8 kV，放電時(shí)間僅1 min即可有效破碎藍(lán)藻干藻細(xì)胞，獲得純度為0.46的C-藻藍(lán)蛋白（C-PC）細(xì)胞破碎液；輸出電壓8 kV，放電時(shí)間5 min，即可有效破碎紅藻鮮藻細(xì)胞，獲得純度為0.56的R-藻紅蛋白（R-PE）細(xì)胞破碎液。與其他細(xì)胞破碎方法相比，多針-板電暈放電效果明顯提高，且操作簡(jiǎn)單，處理量大，破碎時(shí)間短，成本低，

4、效率高，環(huán)保無(wú)污染。
　　研究不同吸附劑和絮凝劑對(duì)藻膽蛋白細(xì)胞破碎液的除雜效能，以提高藻膽蛋白的純度。結(jié)果表明活性炭吸附去除雜蛋白的效果最好。在濃度為20 g/L、35 g/L時(shí)，分別獲得C-PC、R-PE最高純度0.71、1.03，高于藻膽蛋白食品級(jí)標(biāo)準(zhǔn)0.7。吸附劑、絮凝劑的使用，雖然可以提高藻膽蛋白的純度，但也會(huì)引起目的蛋白被吸附，使回收率降低。
　　研究一步及多步硫酸銨鹽析法，探索最佳鹽析條件以獲得高純度的C-PC、

5、R-PE。結(jié)果表明：C-PC三步鹽析效果最好，純度達(dá)到1.29，回收率達(dá)到71.77％。R-PE一步鹽析效果最好，純度達(dá)到1.13，回收率達(dá)到84.89%。獲得C-PC、R-PE純度均高于食品級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
　　通過對(duì)藻膽蛋白分子結(jié)構(gòu)的分析，探討成相機(jī)理，選擇確立適合的聚合物和鹽組成，構(gòu)建最佳的雙水相體系，用以從藍(lán)藻與紅藻中提取并純化 C-PC、R-PE。結(jié)果表明：聚乙二醇（PEG）1000/磷酸鈉、pH5.85，TLL28.50%，V

6、r0.16雙水相體系，提取 C-PC效果最好。一次雙水相萃?。ˋTPE）C-PC的純度由0.46提高到1.33，回收率89.52%，分相時(shí)間10 min，體系含水量77.78%，3次ATPE獲得最高純化因子5.01。PEG1500/酒石酸鉀鈉、pH8.06、TLL22.30%、Vr0.12雙水相體系提取R-PE效果最好，一次ATPE純度由0.47提高到1.47，回收率為84.42%，分相時(shí)間12 min，體系含水量74.26%，2次AT

7、PE獲得最高純化因子3.60。因此構(gòu)建的雙水相體系具有低溶劑、低成本、快速、清潔環(huán)保的特點(diǎn)。
　　利用已建立的藻體破碎和雙水相體系為核心，優(yōu)化組合其它流程，確立最佳提取新工藝，從生長(zhǎng)旺盛、分布廣泛、年產(chǎn)量高的3種藍(lán)藻、4種紅藻中提取純化 C-PC和 R-PE。分析藻膽蛋白提取對(duì)環(huán)境的影響。結(jié)果表明：螺旋藻（spirulina platensis）是提取C-PC的最好原料，最佳工藝提取C-PC純度達(dá)到3.42，高于藥品級(jí)，回收率89

8、.17%；龍須菜（Gracilaria lemaneiformis）是提取R-PE的最好原料，最佳工藝提取的R-PE純度達(dá)到3.07，高于藥品級(jí)，回收率79.05%。壇紫菜（porphyra haitanensis）和條斑紫菜（porphyrayezoensis）提取R-PE純度均高于2.0，回收率超過70%，因此也可以作為 R-PE提取的優(yōu)質(zhì)原料。直接應(yīng)用干藻粉提取 C-PC、R-PE，也能達(dá)到很好的提取效果，而且比用鮮藻更安全、便利