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新鲜螺旋藻中β-胡萝卜素提取工艺
时间:2024-01-11 来源:admin

β-胡萝卜素具有较强的抗氧化性,因此在多个领域中得到了广泛运用,尤其是当前倡导绿色理念的情况下,天然β-胡萝卜素在今后具有广阔的发展空间。在新鲜螺旋藻中提取β-胡萝卜素,已经成为当下关注的重点内容。基于此,本文先确定β-胡萝卜素的运用功能,分析其在新鲜螺旋藻中的提取工艺,并对其测定,实现β-胡萝卜素的高效提取为今后运用和发展提供条件。



β-胡萝卜素的功能


β-胡萝卜素能够提高人体免疫力,增强对疾病的抵抗能力,主要具有以下功能。


第一,β-胡萝卜素是维生素A的主要来源,其在体内经过代谢转化之后,会形成维生素A。在转化过程中,如果体内的β-胡萝卜素充足,会抑制其转化,这种方式能够避免体内出现过多胡萝卜素等现象。


第二,β-胡萝卜素具有抗氧化功能,能够消除人体代谢中的自由基,控制过氧化水平等。自由基的化学性质较为活跃,其中包含不成对的电子。而生物在正常代谢过程中,也会产生大量的自由基,如果无法及时代谢和处理,则会堆积在细胞中,导致提前衰老等现象。主要原因为自由基与氨基酸和脂质等相互反应,使细胞出现突变甚至死亡,细胞核酸、蛋白质以及细胞膜会受到严重损害。β-胡萝卜素中包含大量双键,因此能够与自基发生不可逆反应,形成碳核自由基。其稳定性较高,在与氧气结合之后,会产生过氧化自由基,这一反应过程属于可逆反应。其与受氧浓度之间存在紧密联系。如果氧分压下降,碳核自由基与氧气之间的反应受到抑制;反之,氧分压上升,该反应会形成较为稳定的碳核自由基;降低人体中过氧化自由基的浓度。


当前,β-胡萝卜素在螺旋藻中的含量较为丰富,螺旋藻属于低等自养型生物,能够应用在生物修复以及硝化、二氧化碳固定中。螺旋藻包含丰富的蛋白质以及多种类氨基酸,同时还具备维生素和矿物质等,近几年在营养补充剂中的运用范围较广。



新鲜螺旋藻中β-胡萝卜素提取工艺


方法


首先,在提取剂和波长选择方面,使用石油醚对一定数量的β-胡萝卜素标准品溶解,在波长200-850nm之内,使用紫光可见分光度计,对其全波长扫描,这一操作能够确定β-胡萝卜素特征吸收峰。关于提取剂选择,使用无水乙醇、乙酸乙酯以及丙酮作为提取剂,分别浸提四个小时,使用紫外分光光度计完成扫描,与对照组的波长相互对比,判断本次是否提取成功。其次,绘制β-胡萝卜素标曲。先完成β-胡萝卜素标准溶液的配置,将石油醚作为空白容积,在450nm的条件下完成吸光度测定,绘制相应的标准曲线,并对线性回归方程计算。


最后,测定新鲜螺旋藻中的含水量。选择适当数量的新鲜螺旋藻,经过清洗过滤之后,放置在培养皿中,在80℃真空干燥箱中烘干处理,研磨成螺旋藻粉。采取烘干法对其中的水分测定,计算公式为: W=m1-m2/m1-m3x100。


确认数据及结果


通过正交实验,选择石油醚作为提取剂,将超声时间、提取剂体积、浸提温度以及浸提时间作为因素,每个因素对应3个水平,具体情况如表1所示。


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β-胡萝卜素含量测定


在螺旋藻β-胡萝卜素含量测定中,称量新鲜螺旋藻泥0.5g,螺旋藻藻粉0.1g ,在正交试验得出的最佳条件下,完成β-胡萝卜素提取试验,使用紫外分光光度计对样品吸光度测定,将其代入到线性回归方程中,计算β-胡萝卜素含量。实验结果如下:


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经过计算能够得出,新鲜螺旋藻中的含水量在80%以上,烘干之后的含水量为5.44% ,螺旋藻藻粉含水量小于7% ,与我国食品标准中的规定相吻合。


提取方法优化措施


01 超声时间因素的影响


采取超声处理的方式能够增加β-胡萝卜素提取量,并且在10分钟之后其含量的上升速度减慢,如表2所示。


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02 提取剂体积因素的影响


在新鲜螺旋藻中β-_胡萝卜素含量与提取剂体积之间存在一定联系 ,提取剂体积增加状态下, β-胡萝卜素处于先上升后下降的状态。在体积为15ml的情况下,含水量处于最高数值为64.72mg/100g,在15m以上的条件下,含量逐渐下降,根据这一情况也能看出,提取剂体积会对β胡萝卜素的提取含量产生影响,如图所示。

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在上述影响因素中,超声时间的影响>浸提温度>浸提时间>提取剂体积。综合分析,新鲜螺旋藻中β-胡萝卜素的最佳提取工艺方法为,超声时间20分钟,石油醚15ml,提取温度35℃ ,浸提时间为10小时。在上述条件下,称量新鲜的螺旋藻泥0.5g,使用15ml的石油醚超声20分钟, 浸提在35℃的环境中10小时,在波长为450nm位置测量样品吸光度,完成β-胡萝卜素含的计算,最终新鲜螺旋藻中β-胡萝卜素的含量为177.95mg/100g。



结论


β-胡萝卜素具有较高的运用价值,因此β-胡萝卜素的有效提取,能够为各个领域的发展起到促进作用。例如β-胡萝卜素能够抗肿瘤,尤其是针对胃癌、乳腺癌以及结肠癌等疾病,具有较为明显的抑制作用。除此之外β-胡萝卜素还可以提高人体免疫力针对HIV病人每天提供一定数量的β-胡萝卜素,个月之后,患者白细胞总数和T细胞数量明显增加T淋巴和B淋巴细胞对于人体免疫力来说具有决定性作用因此β-胡萝卜素在艾滋病治疗中起到辅助作用。除此之外β-胡萝卜素可以增强B细胞的活性促进B细胞循环的同时,及时消除进入体内的病原体增强人体免疫力。由此可以看出,提高β-胡萝卜素提取效率的重要价值。


而螺旋藻作为载体,除了β-胡萝卜素以外,蛋白质、维生素、多糖等营养元素也很丰富,且因为自身结构,保留着原始生物的状态,所以进入人体后能迅速和人体细胞融合,消化和吸收,对人类来说是很好的营养来源。


引用文献出处:

[1] 吴雪菲,陈国炜,方志鹏等.菌-藻体系中无机碳源对小球衣藻生长和聚集的影响研究[J].合肥工业大学学报(自然科版),2023,46(12):1595-1601+1615.

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