螺旋藻的凍干 |
東北大學的彭潤玲博士進行了螺旋藻的凍干研究。螺旋藻是一種具有完整細胞的微藻，是目前所發現的優秀的蛋白質保健藥品源之一，其內含有多種對提高人體免疫功能有效的生理活性成分，其中γ亞麻酸含量是已知生物中含量最高的，具有重要的保健功能，可作為治療多種疾病的輔助藥物。螺旋藻細胞表面及細胞體內含有大量水分，其有效成分多為熱敏性物質，同時對氧也很敏感，因而干燥方法直接影響其干燥質量的好壞。目前較多采用的干燥方法有自然干燥、玻璃房溫室曬干、熱風循環烘箱干燥、噴霧干燥等，這些干燥方法干燥溫度較高，導致蛋白質在高溫時變性。研究螺旋藻的凍干，以提高其干燥品質，保持其干燥后的營養成分，并提供保存螺旋藻藻種的新方法，對于螺旋藻的應用具有重要意義。彭潤玲博士的研究，關注螺旋藻形態結構的變化，從降低干燥過程中的細胞損傷,提高螺旋藻干燥質量的角度出發，探索螺旋藻的凍干工藝參數。
用DSC測定螺旋藻的共晶點 |
實驗前將其用去離子水在 低速大容量離心機中清洗，得含水量為 93.91%螺旋藻。用差示掃描量熱儀在 N2氣氛下，以5.0K/min 的速率從18℃冷卻到-60℃，再以5.0K/min 的速率從-60℃升溫到 20℃，得含水量為 93.91%螺旋藻的 DSC曲線如圖6-6 所示。
分析圖 6-6 得螺旋藻共晶點溫度約為-16℃，熔融點溫度約為-1.5℃，凝固潛熱和熔化潛熱分別為 260J/g 和-268J/g。
螺旋藻凍干保護劑 |
糖類保護劑對微生物細胞的凍干脫水具有顯著的保護作用，主要以“水置換的作用"達到保護膜系統的完整性；天然保護劑，如脫脂牛奶、血清、卵黃可以防止微生物細胞在預凍過程中膜脂蛋白分解變性。使用適當比例的牛奶和糖類保護劑可使假絲母菌細胞的存活率從 0.2%提高到 30%~40%。因此，研究中選脫脂牛奶和聚糖為螺旋藻凍干保護劑進行了實驗研究。
準確稱量脫脂奶粉各 10g、5g、2.5g，按比例分別配置成濃度為 20%、10%、5%的脫脂牛奶保護劑；準確稱量葡聚糖各 2g、1g、0.5g，按比例分別配置成濃度為 10%、5%、2.5%的葡聚糖保護劑；螺旋藻培養液 (主要成分為 NaCl，濃度為 0.5mol/L) 和按 1:2例稀釋的稀培養液 (NaCl 濃度 0.25mol/L)。分裝在直徑為 60mm 的玻璃中，各裝 5mL。
分別取 2mL 離心清洗后新鮮螺旋藻放入分裝好的各種保護劑中，搖勻；將準備好的各種物料用冰箱預凍到-30℃，在 GLZ-0.4 冷凍干燥機上干燥，凍干過程冷阱溫度、擱板溫度、物料內部溫度以及干燥室壓力隨時間的變化如圖 6-7 所示。
凍干后的螺旋藻真空封裝，常溫保存 10 天后，復水 10min，然后在倒置顯微鏡下觀測其形態結構。
圖 6-8 為用脫脂牛奶為保護劑凍干螺旋藻后的形態結構。當用不同濃度的脫脂牛奶為保護劑時，對螺旋藻的細胞形態結構都有一定的保護作用，特別是用濃度 10%的脫脂牛奶為保護劑時螺旋藻的螺面不發生變化，完性好，與新鮮螺旋藻的基木一致，但直徑方向存在縮水。
圖 6-9 為用葡聚糖為保護劑凍干螺旋藻后的形態結構。可以看出，葡聚糖在凍干過程中對螺旋藻細胞沒有明顯的保護作用，不適宜作為螺旋藻的凍干保護劑。
圖 6-10 (a) 為純螺旋藻冰箱凍結凍干后的形態結構。與新鮮螺旋藻相比直徑方向有明顯的收縮，且破碎嚴重，完整性差。圖 6-10 (b)為0.5ol/L 的 NaCl培養液作為保護劑時螺旋藻凍干后的形態結構，完整性較好。圖 6-10 （c） 為 0.25mol/L 的 NaCI稀培養液作為保護劑時螺旋藻凍干后的形態結構，直徑方向的收縮明顯減少，幾乎沒有收縮，與新鮮螺旋藻的差不多，完整性也很好。
通過實驗分析得出，10%脫脂牛奶和稀培養液可作為螺旋藻的凍干保護劑。
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