Page 191 - 《精细化工》2023年第6期

第 6 期 宋 林，等: 裸藻蛋白泡沫分离的工艺优化及功能特性分析 ·1341·

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异养 。裸藻拥有叶绿体、线粒体、细胞核、可收 L-8900 全自动氨基酸分析仪，日本日立公司；循环
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缩的液泡和高尔基体等细胞器 ，并且其叶绿体具 水恒温泡沫分离柱（图 1），实验室自制。
有三层质体膜，而不像红藻和植物中的叶绿体那样
[5]
具有两层膜 。裸藻具有广泛的药用特性，如抗菌、
抗诱变、抗人类免疫缺陷病毒（HIV）和抗肿瘤活
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性 ，含有大量的蛋白质、碳水化合物、维生素、β-
胡萝卜素等其他营养物质 [7-9] 。裸藻干重中蛋白质的
质量分数达到 50%，其质量优于植物产生的蛋白，
其中，含有异亮氨酸等 9 种人体必需的氨基酸，所
以，裸藻比小球藻更适合作为食品。开发利用裸藻
蛋白对裸藻的开发具有重要意义。
裸藻蛋白液是提取完裸藻 β-1,3-葡聚糖 [10] 剩下
的上层液体，通常直接倒掉，造成了资源浪费。目

前，对裸藻蛋白提取分离的报道仍很少，主要提取
图 1 泡沫分离装置示意图
方法有碱溶酸沉法、离子交换色谱法、亲和色谱法、 Fig. 1 Schematic diagram of foam separation device
超滤联合离子交换色谱法、酶法等，但均存在成本
高、得率低、工艺繁琐等问题 [11] 。泡沫分离是利用 1.2 裸藻蛋白的收集与泡沫分离
泡沫作为分离介质来分离具有表面活性的物质 [12] ， 收集提取完 β-1,3-葡聚糖后剩余的裸藻蛋白液。
通过向含有表面活性物质的溶液中吹入空气，使溶 打开恒温水浴锅，设置实验所需的温度（如 30 ℃），
液产生泡沫 [13] ，在泡沫上升期间，相邻的泡沫之间 让循环水从进水口流进，出水口流出，待水温达到
的间隙水通过重力排走，柱子上方的泡沫床中的含 设置的温度时，打开空气压缩机和阀门，调节转子
水量就降低 [14] ，从而分离泡沫层和液体，达到提取 流量计调整气速，待气速稳定后，将按照不同稀释
浓缩的目的 [15] 。泡沫分离具有能耗低、操作简单、 倍数稀释过的溶液（如用蒸馏水稀释 15 倍，上样溶
设备维护方便等优点，是一种简单、温和、高效的 液的装液量为 300 mL，其中裸藻蛋白液为 20 mL，
吸附分离技术 [16] 。
调节上样溶液 pH 为 5.5）倒入泡沫分离柱中，使溶
本文拟以裸藻蛋白液为原料，通过泡沫分离法
液中的泡沫层分离出来，并流进泡沫收集装置，待
提取分离裸藻蛋白，以回收率和富集比为指标，经
反应结束后，收集泡沫层并将泡沫分离柱中的残余
单因素实验和响应面优化确定最佳实验条件，并对
溶液倒出。裸藻蛋白的回收率和富集比按照式（1）
裸藻蛋白进行功能特性测定、结构测定和氨基酸分
和（2） [17] 计算：
析，以期为裸藻的开发利用提供理论依据。
V
V
R /%   ff  100   ff  100 （1）
V 
V
V
1 实验部分  00  f f  s s
V
E   f0 （2）
1.1 试剂与仪器  V   V
ff s s
裸藻，青海光子生态有限公司；牛血清白蛋白
式中：R 为裸藻蛋白的回收率，%；E 为裸藻蛋白的
标准品、考马斯亮蓝 G250，上海源叶生物科技技术
富集比；ρ 0 、ρ f 、ρ s 分别为初始液、泡沫层和残余溶
有限公司；大豆油，益海嘉里武汉粮油工业有限公
液中蛋白质量浓度，g/L；V 0 、V f 、V s 分别为上样溶
司；十二烷基硫酸钠（SDS，质量分数>95%）、NaCl
液、泡沫层消除泡沫和残余溶液体积，L。
（AR），国药集团化学试剂有限公司；无水乙醇、
1.3 泡沫分离裸藻蛋白的单因素实验
NaOH、H 3 PO 4 、石油醚，AR，天津市凯通化学试剂
1.3.1 pH 对裸藻蛋白泡沫分离的影响
有限公司；蒸馏水，自制。
在装液量为 300 mL、温度为 30 ℃、稀释倍数
RCT 磁力搅拌器，IKA（广州）仪器设备有限
公司；PB-10 酸度计，赛多利斯科学仪器（北京） 15 倍的条件下，探究 pH 的影响。通过回收率和富
有限公司；VFD-2000 冷冻干燥机，北京博医康实验 集比确定最佳 pH。
仪器有限公司；IRSpirit 傅里叶变换红外光谱仪，日 1.3.2 装液量对裸藻蛋白泡沫分离的影响
本 Shimadzu 公司；TU-1901 双光束紫外-可见分光 在 pH 为 5.5、温度为 30 ℃、稀释倍数 15 倍的
光度计，北京普析通用仪器有限责任公司；H1850 条件下，探究装液量的影响。通过回收率和富集比
高速离心机，湖南湘仪实验室仪器开发有限公司； 确定最佳装液量。