細(xì)胞破壁對(duì)螺旋藻藻藍(lán)蛋白提取效果的影響

俞建峰

傅 劍1,2

馬 瀟1,2

崔政偉1,2

(1. 江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 無錫 214122；2. 江蘇省食品先進(jìn)制造裝備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214122)

細(xì)胞破壁對(duì)螺旋藻藻藍(lán)蛋白提取效果的影響

俞建峰1,2

傅 劍1,2

馬 瀟1,2

崔政偉1,2

(1. 江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 無錫 214122；2. 江蘇省食品先進(jìn)制造裝備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214122)

螺旋藻細(xì)胞破壁是藻藍(lán)蛋白提取的關(guān)鍵工序。采用溶脹法、超細(xì)剪切法、超聲波法、反復(fù)凍融法、溶脹—超細(xì)剪切法和溶脹—超細(xì)剪切—超聲波法對(duì)螺旋藻細(xì)胞進(jìn)行破壁處理；通過對(duì)比分析破壁后提取液中的藻藍(lán)蛋白得率來評(píng)價(jià)破壁方法的優(yōu)劣。結(jié)果表明，溶脹法、超細(xì)剪切法、超聲波法、反復(fù)凍融法、溶脹—超細(xì)剪切法、溶脹—超細(xì)剪切—超聲波法得到的最高藻藍(lán)蛋白得率分別為8.90%，7.38%，8.00%，8.26%，9.22%，8.88%。綜合考慮，溶脹—超細(xì)剪切法相對(duì)其它5種破壁方法而言，其操作簡(jiǎn)單便捷，破壁效果更加顯著，藻藍(lán)蛋白得率高；溶脹—超細(xì)剪切法最佳的提取工藝為：溶脹時(shí)間12 h，剪切時(shí)間5 min。

螺旋藻；藻藍(lán)蛋白；細(xì)胞破壁；提取

螺旋藻(SpirulinaPlatensis)是一種絲狀原核多細(xì)胞藻類，體長(zhǎng)200～500 μm，寬5～10 μm，圓柱形，呈螺旋彎曲狀。螺旋藻主要包含鈍頂螺旋藻(S.Platensis)、極大螺旋藻(S.Maxim)和鹽澤螺旋藻(S.Subsalsa)3種。螺旋藻內(nèi)部富含藻藍(lán)蛋白、葉綠素、胡蘿卜素及不飽和脂肪酸等多種生物活性成分[1]，營養(yǎng)豐富，總蛋白質(zhì)含量高達(dá)55%～65%[2]。

藻藍(lán)蛋白(phycocyanin，PC)是一種重要的營養(yǎng)豐富的捕光色素蛋白，具有強(qiáng)烈的熒光性，常被制成生物探針用于成分含量檢測(cè)[3]；藻藍(lán)蛋白內(nèi)氨基酸組成成分齊全，必需氨基酸含量高，具有抗癌[4-5]、抗氧化[6-8]、提高生理機(jī)能等多種生理功能。近年來藻藍(lán)蛋白在生物醫(yī)療[9]和食品方面[10]的應(yīng)用研究正在不斷拓展深入，所以藻藍(lán)蛋白的提取分離成為時(shí)下技術(shù)工程研究的一大熱門方向。

現(xiàn)階段螺旋藻藻藍(lán)蛋白的提取方法種類繁多，然而至今仍沒有相關(guān)文獻(xiàn)提出一種成熟穩(wěn)定的提取方法，所以藻藍(lán)蛋白的提取研究仍處于創(chuàng)新發(fā)展階段[11]。螺旋藻藻藍(lán)蛋白提取的關(guān)鍵技術(shù)在于細(xì)胞破壁和分離純化，因此細(xì)胞破壁技術(shù)是蛋白提取的關(guān)鍵工藝技術(shù)之一[12]。目前常用的細(xì)胞破壁技術(shù)有溶脹法[13]、反復(fù)凍融法[14]、超聲波法[15]、珠磨法[16]等，且無相關(guān)文獻(xiàn)公開提及到超細(xì)剪切細(xì)胞破壁方法。本試驗(yàn)擬以鈍頂螺旋藻為研究對(duì)象，通過比較溶脹法、超細(xì)剪切法、超聲波法、反復(fù)凍融法、溶脹—超細(xì)剪切法、溶脹—超細(xì)剪切—超聲波法等細(xì)胞破壁方法對(duì)螺旋藻藻藍(lán)蛋白提取效果的影響，篩選出一種提取效率高、提取時(shí)間短、能耗低的細(xì)胞破壁方法。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

螺旋藻干粉：西安禾一生物技術(shù)有限公司；

硫酸銨：分析純，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司；

磷酸二氫鉀、氫氧化鈉、氯化鈉、鹽酸：分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；

臺(tái)式離心機(jī)：TGL-16C型，上海安亭科學(xué)儀器廠；

紫外可見分光光度計(jì)：UV1800型，日本島津公司；

精密電子天平：ARB120型,奧豪斯國際貿(mào)易(上海)有限公司；

超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)：JY99-IIDN型,寧波新芝科技股份有限公司；

食品超細(xì)剪切機(jī)：HFX280B型，南昌贛康寶工貿(mào)有限公司；

電熱恒溫水槽：DK-80型，上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司；

冰箱：BCD-300WJ型，LG集團(tuán)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 藻藍(lán)蛋白濃度及得率 藻藍(lán)蛋白的濃度[17]和得率[18]計(jì)算：

(1)

(2)

式中：

Pc——藻藍(lán)蛋白濃度，mg/mL；

Y——藻藍(lán)蛋白的得率，%；

A620——樣品在波長(zhǎng)為620 nm處的吸光度；

A652——樣品在波長(zhǎng)為652 nm處的吸光度；

V——藻藍(lán)蛋白粗提取液體積，mL；

n——稀釋倍數(shù)；

DB——螺旋藻粉重量，g。

1.2.2 溶脹法 稱取一定量的螺旋藻粉，按液料比20∶1 (mL/g)[19-20]加入pH =7的磷酸緩沖液[21]，攪拌均勻后，置于4 ℃的低溫環(huán)境下保存。在溶脹1，2，3，5，6，12，24，48，72 h后分別提取1/9的液體進(jìn)行離心處理(15 000 r/min，15 min)，取離心上清液，加入一定量的飽和度為20%的硫酸銨溶液進(jìn)行鹽析[22]。靜置一段時(shí)間對(duì)鹽析液進(jìn)行離心處理，取沉淀，利用磷酸緩沖液溶解沉淀，得到的溶解液便是最終提取的藻藍(lán)蛋白溶液。用紫外分光光度計(jì)檢測(cè)溶解液的吸光度，并計(jì)算出藻藍(lán)蛋白提取液的濃度及得率。

1.2.3 超細(xì)剪切法 稱取一定量的螺旋藻粉，按液料比20∶1 (mL/g)加入pH =7的磷酸緩沖液，攪拌均勻后，置于4 ℃的低溫環(huán)境下保存4 h[23]。低溫溶脹4 h后將溶脹液分成7等份，用食品超細(xì)剪切機(jī)分別處理1，2，3，4，6，8，10 min。超細(xì)剪切的過程當(dāng)中由于物料之間的碰撞會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，為防止蛋白質(zhì)變性，此處采用間歇式工作方法，如剪切30 s，停止30 s。用紫外分光光度計(jì)檢測(cè)溶解液的吸光度，并計(jì)算出藻藍(lán)蛋白提取液的濃度及得率。

1.2.4 超聲波法 稱取一定量的螺旋藻粉，按液料比20∶1 (mL/g)加入pH =7的磷酸緩沖液，攪拌均勻后，置于4 ℃的低溫環(huán)境下保存4 h。低溫溶脹4 h后將溶脹液分成6等分，用超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)分別處理2，4，6，8，10，12 min，超聲波功率為90 W。由于超聲波處理的過程當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，為防止蛋白質(zhì)變性，此處采用間歇式工作方法，如工作2 s，停止5 s。用紫外分光光度計(jì)檢測(cè)溶解液的吸光度，并計(jì)算出藻藍(lán)蛋白提取液的濃度及得率。

1.2.5 反復(fù)凍融法 稱取一定量的螺旋藻粉，按液料比20∶1 (mL/g)加入pH =7的磷酸緩沖液，攪拌均勻后，置于-20 ℃的低溫環(huán)境中進(jìn)行冷凍處理。溶液凍結(jié)實(shí)后取出，進(jìn)行37 ℃水浴加熱處理[24]，取溶液的1/5進(jìn)行離心處理(15 000 r/min，15 min)，剩余溶液繼續(xù)做凍融處理，總共5次。用紫外分光光度計(jì)檢測(cè)溶解液的吸光度，并計(jì)算出藻藍(lán)蛋白提取液的濃度及得率。

1.2.6 溶脹—超細(xì)剪切法 稱取一定量的螺旋藻粉，按液料比20∶1 (mL/g)加入pH =7的磷酸緩沖液，攪拌均勻后，置于4 ℃的低溫環(huán)境下保存。在溶脹4，8，12，24 h后分別提取1/4的溶液，將每份溶液又分成3等分，等分后的溶液用食品超細(xì)剪切機(jī)分別處理5，10，15 min。用紫外分光光度計(jì)檢測(cè)溶解液的吸光度，并計(jì)算出藻藍(lán)蛋白提取液的濃度及得率。

1.2.7 溶脹—超細(xì)剪切—超聲波法 稱取一定量的螺旋藻粉，按液料比20∶1 (mL/g)加入pH =7的磷酸緩沖液，攪拌均勻后，置于4 ℃的低溫環(huán)境下保存。在溶脹4，8，12，24 h后分別提取1/4的溶液，等分后的溶液用食品超細(xì)剪切機(jī)分別處理5 min。提取剪切后的溶液，用超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)分別處理5 min，對(duì)超聲波處理后的溶液進(jìn)行離心處理(15 000 r/min，15 min)，取離心上清液。用紫外分光光度計(jì)檢測(cè)溶解液的吸光度，并計(jì)算出藻藍(lán)蛋白提取液的濃度及得率。

2 結(jié)果與分析

2.1 溶脹法對(duì)藻藍(lán)蛋白得率的影響

溶脹法對(duì)藻藍(lán)蛋白得率的影響見圖1。

由圖1可知，隨著溶脹時(shí)間的延長(zhǎng)，藻藍(lán)蛋白得率呈先增加后逐漸穩(wěn)定的趨勢(shì)，溶脹時(shí)間為24 h時(shí)，藻藍(lán)蛋白得率達(dá)到8.9%，且溶脹6 h時(shí)藻藍(lán)蛋白得率就已達(dá)到8.08%，接近藻藍(lán)蛋白得率的穩(wěn)定值。綜合分析可知，溶脹時(shí)間對(duì)螺旋藻細(xì)胞破壁具有一定的影響，且溶脹24 h后的破壁效果相對(duì)更加明顯，但是考慮到工廠實(shí)際生產(chǎn)情況，溶脹時(shí)間一般選用4～8 h。

圖1 溶脹時(shí)間與藻藍(lán)蛋白得率的關(guān)系Figure 1 Relationship between swelling time and yield of phycocyanin

2.2 超細(xì)剪切法對(duì)藻藍(lán)蛋白得率的影響

超細(xì)剪切法對(duì)藻藍(lán)蛋白得率的影響見圖2。

圖2 剪切時(shí)間與藻藍(lán)蛋白得率的關(guān)系Figure 2 Relationship between ultrafine shearing time and yield of phycocyanin

由圖2可知，隨著剪切時(shí)間的延長(zhǎng)，藻藍(lán)蛋白得率先不斷增加后趨于穩(wěn)定，且剪切時(shí)間為8 min時(shí)，藻藍(lán)蛋白得率達(dá)到最大值7.38%。前3個(gè)取樣點(diǎn)出現(xiàn)的V型曲線，可能是剪切生熱導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性的影響大于超細(xì)剪切破壁的影響，隨著剪切時(shí)間不斷延長(zhǎng)，超細(xì)剪切破壁成為影響藻藍(lán)蛋白得率的主要因素。9 min之后曲線出現(xiàn)略微下降，可能是剪切時(shí)物料之間的相互運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了一定的熱量，導(dǎo)致小部分蛋白失活。由此可知，超細(xì)剪切對(duì)藻藍(lán)細(xì)胞的破壁效果影響較大，試驗(yàn)中最低得率值為3.79%，但是僅僅經(jīng)過了6～8 min的剪切處理，得率上升到了7.38%，增幅較大。綜上分析，超細(xì)剪切破壁的方法效率比較高，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)具有一定的潛在價(jià)值。

2.3 超聲波法對(duì)藻藍(lán)蛋白得率的影響

超聲波法對(duì)藻藍(lán)蛋白得率的影響見圖3。

由圖3可知，超聲時(shí)間為2 min時(shí)，藻藍(lán)蛋白的得率達(dá)到最大值(8.0%)。當(dāng)曲線達(dá)到另一個(gè)極值點(diǎn)(超聲時(shí)間為8 min，得率為7.97%)時(shí)，得率開始急劇降低，可能是超聲產(chǎn)生的高溫導(dǎo)致溶出的蛋白質(zhì)失活[25]。超聲時(shí)間在0～8 min時(shí)，超聲波產(chǎn)生的空穴效應(yīng)使得螺旋藻細(xì)胞破裂，藻藍(lán)蛋白溶解到緩沖液中。超聲時(shí)間在8 min之后，超聲產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致一部分蛋白質(zhì)變性，曲線整體急劇下降。綜上所述，超聲波破壁效果較好，但是超聲過程中產(chǎn)生的熱量對(duì)藻藍(lán)蛋白得率的影響較大，且難以精確控制，因此需要進(jìn)一步研究才能真正應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。

圖3 超聲時(shí)間與藻藍(lán)蛋白得率的關(guān)系Figure 3 Relationship between ultrasonic time and yield of phycocyanin

2.4 反復(fù)凍融法對(duì)藻藍(lán)蛋白得率的影響

反復(fù)凍融法對(duì)藻藍(lán)蛋白得率的影響見圖4。

圖4 凍融次數(shù)與藻藍(lán)蛋白得率的關(guān)系Figure 4 Relationship between freezing-thawing times and yield of phycocyanin

由圖4可知，隨著凍融次數(shù)的增加，藻藍(lán)蛋白得率不斷升高，而且在反復(fù)凍融4次之后，破壁效果最佳，此時(shí)藻藍(lán)蛋白得率達(dá)到了8.26%。反復(fù)凍融處理1～3次時(shí)，對(duì)藻藍(lán)蛋白提取效果的影響不大；處理4次時(shí)，藻藍(lán)蛋白得率顯著增加；處理5次時(shí)，藻藍(lán)蛋白的得率出現(xiàn)略微下降，可能是溫度反復(fù)快速的變化導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性[26]。采用凍融法螺旋藻細(xì)胞破壁，需要在超低溫的環(huán)境進(jìn)行下，所以難以應(yīng)用到工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)中，現(xiàn)階段主要是實(shí)驗(yàn)室小規(guī)模試驗(yàn)，因此真正的投入使用還需要技術(shù)的進(jìn)一步提升改進(jìn)。

2.5 溶脹—超細(xì)剪切法對(duì)藻藍(lán)蛋白得率的影響

溶脹—超細(xì)剪切法對(duì)藻藍(lán)蛋白得率的影響見圖5。

由圖5可知，在溶脹時(shí)間為4 h或8 h的條件下進(jìn)行螺旋藻細(xì)胞破壁處理，藻藍(lán)蛋白得率均呈上升趨勢(shì)，且當(dāng)溶脹時(shí)間為8 h時(shí)，剪切時(shí)間為15 min，藻藍(lán)蛋白得率達(dá)到8.9%，與溶脹時(shí)間為12 h時(shí)藻藍(lán)蛋白得率的水平接近。在溶脹時(shí)間為12 h的條件下，藻藍(lán)蛋白得率隨剪切時(shí)間的變化基本一致，而且出現(xiàn)略微的下降。可能是溶脹時(shí)間太長(zhǎng)，溶脹12 h后螺旋藻內(nèi)的藻藍(lán)蛋白基本已經(jīng)溶出，而且此時(shí)進(jìn)行超細(xì)剪切并沒有起到破壁的作用，更多的是產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性?；谝陨戏治?，溶脹和超細(xì)剪切協(xié)同作用對(duì)螺旋藻細(xì)胞破壁的影響較大，可以大大縮短溶脹時(shí)間，從而減少整個(gè)提取過程所消耗的時(shí)間，對(duì)工業(yè)化生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。

圖5 溶脹時(shí)間和剪切時(shí)間協(xié)同作用與藻藍(lán)蛋白得率的關(guān)系Figure 5 Relationship of interactions of swelling time and ultrafine shearing time on yield of phycocyanin

2.6 溶脹—超細(xì)剪切—超聲法對(duì)藻藍(lán)蛋白得率的影響

溶脹—超細(xì)剪切—超聲法對(duì)藻藍(lán)蛋白得率的影響見圖6。

圖6 溶脹—超細(xì)剪切—超聲法中溶脹時(shí)間與 藻藍(lán)蛋白得率的關(guān)系

Figure 6 Relationship of swelling time and yield of phycocyanin based on the method of swelling-ultrafine shearing-ultrasonication

由圖6可知，溶脹4 h，超細(xì)剪切處理5 min，超聲波處理5 min，藻藍(lán)蛋白得率為7.72%。從圖1可知，在溶脹4 h時(shí)，藻藍(lán)蛋白得率大約為6%；從圖2可知，溶脹4 h，超細(xì)剪切處理5 min，藻藍(lán)蛋白得率大約為6.8%。根據(jù)以上分析知，溶脹—超細(xì)剪切—超聲法應(yīng)用于螺旋藻細(xì)胞破壁中，在相同溶脹時(shí)間條件下，其破壁效果比溶脹法和超細(xì)剪切法要好。

2.7 不同細(xì)胞破壁方法的對(duì)比

細(xì)胞破壁方法對(duì)藻藍(lán)蛋白得率的影響見表1。

表1 不同細(xì)胞破壁方法作用下藻藍(lán)蛋白得率的比較Table 1 Comparison on yield of phycocyanin of cell disruption methods

通過對(duì)6種破壁方法進(jìn)行對(duì)比分析，可以得出溶脹—超細(xì)剪切法在本試驗(yàn)中的提取效果最好，藻藍(lán)蛋白得率最大為9.22%；同時(shí)溶脹法得到的藻藍(lán)蛋白得率最大為8.9%，超聲波法得到的藻藍(lán)蛋白得率為8.0%，溶脹—超細(xì)剪切—超聲波法得到的藻藍(lán)蛋白得率為8.88%；以上3種破壁方法的效果基本一致，但是溶脹法得到藻藍(lán)蛋白得率是在溶脹24 h的條件下得到的，時(shí)間消耗比較長(zhǎng)；超聲波法得到藻藍(lán)蛋白得率是在溶脹4 h和超聲處理2 min的條件下得到的，消耗時(shí)間和能耗均比較少；溶脹—超細(xì)剪切—超聲波法得到藻藍(lán)蛋白得率是在溶脹12 h，超細(xì)剪切處理5 min和超聲波處理5 min的條件下得到的，消耗時(shí)間和能耗相對(duì)較多；反復(fù)凍融4次得到的藻藍(lán)蛋白得率為8.26%，相對(duì)也比較高，但是其時(shí)間消耗和能耗也較大。采用溶脹12 h及超細(xì)剪切5 min可獲得良好的螺旋藻細(xì)胞破壁效果。

3 結(jié)論

通過對(duì)比分析，溶脹—超細(xì)剪切法在本試驗(yàn)中的細(xì)胞破壁效果最好，藻藍(lán)蛋白得率達(dá)到9.22%；溶脹法存在生產(chǎn)周期長(zhǎng)，超聲波法和溶脹—超細(xì)剪切—超聲波法在運(yùn)行中超聲波能量轉(zhuǎn)化為熱量造成蛋白變性，反復(fù)凍融法能耗高且耗時(shí)，這些細(xì)胞破壁方法的缺點(diǎn)使得工業(yè)化應(yīng)用存在技術(shù)瓶頸。因此，溶脹—超細(xì)剪切法可以作為一種新型的螺旋藻細(xì)胞破壁方法。

[1] SANTILLAN C. Mass production ofSpirulina[J]. Cellular & Molecular Life Sciences Cmls, 1981, 38(1): 40-43.

[2] MISHRAS K, SHRIVASTAV A, Mishra S. Effect of preservatives for food grade C-PC fromSpirulinaplatensis[J]. Process Biochemistry, 2008, 43: 339-345.

[3] WANG Xiao-yan, YU Jia-luo, KANG Qi, et al. Molecular imprinting ratiometric fluorescence sensor for highly selective and sensitive detection of phycocyanin[J]. Biosensors & Bioelectronics, 2015, 77: 624-630.

[4] 王勇, 錢峰, 錢凱先, 等. 藻藍(lán)蛋白的抗癌活性研究[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào): 工學(xué)版, 2001, 35(6): 672-675.

[5] 陳新美, 王曉華. 螺旋藻藻藍(lán)蛋白的穩(wěn)定性及抗癌活性研究[J]. 氨基酸和生物資源, 2006, 28(1): 59-62.

[6] CHEN Tian-feng, HUANG Ying-chen. Antioxidant and anticancer activities of selenium-containing phycocanin purified fromspirulinaplatensis[J]. Academic Periodical of Farm Products Processing, 2006(8): 55-58.

[7] 張昕, 酈劍勇, 龔興國. 螺旋藻C-藻藍(lán)蛋白亞基分離及抗腫瘤活性研究[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào): 理學(xué)版, 2010, 37(3): 319-323.

[8] SHEU Ming-jyh, HSIEH Yao-yuan, LAI Ching-hsiu, et al. Antihyperlipidemic and antioxidant effects of C-phycocyanin in golden syrian hamsters fed with a hypercholesterolemic diet[J]. Journal of Traditional & Complementary Medicine, 2013, 3(1): 41-47.

[9] LIU Qian, HUANG Ying-hong, ZHANG Rong-hua, et al. Medical application ofspirulinaplatensisderived C-phycocyanin[J]. Evidence-based Complementary and Alternative Medicine, 2016, 2 016(4): 1-14.

[10] BATISTA A P, RAYMUNDO A, SOUSA I,et al. Rheological characterization of coloured oil-in-water food emulsions with lutein and phycocyanin added to the oil and aqueous phases[J]. Food Hydrocolloids, 2006, 20(1): 44-52.

[11] 付麗麗, 那日, 郭久峰, 等. 螺旋藻藻藍(lán)蛋白提取純化方法研究進(jìn)展[J]. 生物技術(shù)通報(bào), 2016(1): 65-68.

[12] 吳蕾, 龐廣昌, 陳慶森. 螺旋藻藻藍(lán)蛋白的規(guī)?；崛『蜕V純化技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2008, 29(4): 461-463.

[13] 肖海芳, 馬海樂, 孫進(jìn)良, 等. 不同破壁方法對(duì)條斑紫菜藻紅蛋白提取效果的影響[J]. 食品研究與開發(fā), 2006, 27(10): 54-56.

[14] 姜?jiǎng)︿h, 趙麗芹, 陳濤, 等. 寇氏隱甲藻不同破壁方法的研究[J]. 中國糧油學(xué)報(bào), 2011, 26(8): 92-94.

[15] GERDE J A, WANG Tong, YAO Lin-xing, et al. Optimizing protein isolation from defatted and non-defatted Nannoch-loropsis microalgae biomass, Algal Research, 2013, 2(2): 145-153.

[16] GECIOVA J, BURY D, JELEN P. Methods for disruption of microbial cells for potential use in the dairy industry: a review[J]. International Dairy Journal, 2002, 12(6): 541-553.

[17] BENNETT A, BOGORAD L. Complementary chromatic adaptation in a filamentous blue-green alga[J]. Journal of Cell Biology, 1973, 58(2): 419-35.

[18] SILVEIRA S T, BURKERT J F M, COSTA J A V, et al. Optimization of phycocyanin extraction fromSpirulinaplatensis, using factorial design[J]. Bioresource Technology, 2007, 98(8): 1 629-1 634.

[19] 曲文娟, 馬海樂, 張厚森. 鈍頂螺旋藻藻藍(lán)蛋白的脈沖超聲輔助提取技術(shù)[J]. 食品科技, 2007, 32(5): 135-139.

[20] 邵明飛, 張宏宇, 楊金萍, 等. 響應(yīng)面法優(yōu)化螺旋藻藻藍(lán)蛋白的超聲波提取工藝[J]. 生物學(xué)雜志, 2013, 30(4): 93-96.

[21] 李瀟颯, 江秀強(qiáng), 鄒寧, 等. 螺旋藻藻藍(lán)蛋白在水和磷酸緩沖液中穩(wěn)定性的對(duì)比研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014(3): 657-657.

[22] LAILA S, ANDREA H, ERIKSEN N T. Purification of the photosynthetic pigment C-phycocyanin from heterotrophic Galdieria sulphuraria[J]. Journal of the Science of Food & Agriculture, 2013, 93(12): 2 933-2 938.

[23] SONI B, TRIVEDI U, MADAMWAR D. A novel method of single step hydrophobic interaction chromatography for the purification of phycocyanin from Phormidium fragile, and its characterization for antioxidant property[J]. Bioresource Technology, 2008, 99(1): 188-194.

[24] YIN Lian-hong, XU Li-na, YU Kun, et al. Orthogonal test design for optimization of suitable conditions to separate C-phycocyanin fromSpirulinaplatensisby high-speed counter-current chromatography using reverse micelle solvent system[J]. Journal of Separation Science, 2011, 34(11): 1 253-1 260.

[25] 鄭田要, 楊曉泉. 不同物理法提取高溫大豆粕中蛋白的比較研究[J]. 中國油脂, 2009, 34(12): 22-26.

[26] 趙冰冰, 張發(fā)宇, 陳裕, 等. 不同凍融條件對(duì)破壁提取巢湖水華新鮮藍(lán)藻中藻藍(lán)蛋白的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014(17): 5 345-5 347.

Comparison of cell disruption methods for the extraction of Phycocyanin fromSpirulinaPlatensis

YUJian-feng1,2

FUJian1,2

MAXiao1,2

CUIZheng-wei1,2

(1.MechanicalEngineeringSchool,JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214122,China;2.JiangsuKeyLaboratoryofAdvancedFoodManufacturingEquipment&Technology,Wuxi,Jiangsu214122,China)

The cell disruption is an important step during the extraction of phycocyanin fromSpirulinaPlatensis. Six methods including swelling, ultrafine shearing, ultrasonication, freezing and thawing, swelling-ultrafine shearing and swelling-ultrafine shearing-ultrasonication were applied to break the cell-wall ofS.plarensis. The effects of differentwall-broken methods were evaluated based on the the yield of the phycocyanin. The yield rates of phycocyanin extraction were 8.90%, 7.38%, 8.0%, 8.26%, 9.22%, 8.88%, Respectively,by using the swelling, ultrafine shearing, ultrasonication, thawing and swelling, swelling-ultrafine shearing, swelling-ultrafine shearing-ultrasonication. Finally, the swelling-ultrafine shearing was considered as the best way to break the wall, with swelling for 12 h and the shearing for 5 min.

SpirulinaPlatensis; phycocyanin; cell disruption; extraction

中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(編號(hào)：JUSRP51634B)；江蘇省食品先進(jìn)制造裝備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題(編號(hào)：FM-2015-09)

俞建峰(1974—)，男，江南大學(xué)副教授，博士。 E-mail:robotmcu@126.com

2016—09—10

10.13652/j.issn.1003-5788.2017.05.035