[发明专利]雨生红球藻细胞破壁方法

说明书

技术领域

本发明属于微藻生物技术领域，具体涉及富含虾青素生物活性物质的雨生红球藻细胞的破壁技术。

背景技术

雨生红球藻是一种生活在淡水中的单细胞绿藻，在特定的条件下能积累大量的类胡萝卜素，其中80%以上为虾青素及酯类。虾青素具有抗氧化、抗肿瘤和增加免疫力等重要的生理和生物学功能。

雨生红球藻细胞具有纤维素性的细胞壁，细胞壁厚，一般都在3-5微米，质地坚韧。伴随着培养技术的进步，虾青素的含量大幅度增加，已经突破5%，甚至能达到6%以上，虾青素的理论产量已经成倍增加，但是虾青素含量越高，红球藻细胞为了更好保护自己，其细胞纤维素性越增加，细胞壁越厚越坚韧，已经达到6-8微米，更难于破碎，细胞的破碎率直接影响着虾青素的提取率，直接影响实际产量，若采用一般的破壁的方法，如冻融法、超声波法、生物酶解法、高压均质机、胶体磨等一种或多种汇合进行破壁，破壁率也只能达到80-85%，所以破壁技术已经严重制约着雨生红球藻的养殖规模化发展和后续虾青素产业链的拓展，现目前已经成为雨生红球藻开发技术最突破的核心问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供了一种雨生红球藻细胞破壁的方法，可以高效的实现破碎坚韧、硬的纤维素的细胞厚壁，提高雨生红球藻活性物质的生物利用，并进一步提高提取的效率，同时有效保护生物活性物质。

本发明采用的技术方案如下：

一种细胞破壁方法，包括如下步骤：

步骤（1），细胞在0℃以下进行冷冻和冰晶化，然后将其碎成粉末并分散于0℃以下的液体中；其中细胞固含量与液体的质量比为1:3~1:5；

步骤（2），向步骤（1）的液体中加入抗氧化剂，其中抗氧化剂的加入量为细胞固含量的0.1%~0.5%，得到料液；所述的抗氧剂的加入量符合国家标准；

步骤（3），将步骤（2）得到的料液经机械碾磨混合均匀后，用高压均质纳米机进行瞬间超高压破壁，即得到细胞破壁液料；所述的破壁过程在冷链低温和避光封闭的条件下进行。

进一步，优选的是所述的细胞为微藻细胞。

进一步，优选的是所述的微藻细胞为雨生红球藻细胞。

进一步，优选的是步骤（1）所述的冷冻和冰晶化温度为-4℃至-35℃。

进一步，优选的是步骤（1）所述的液体温度为-4℃至-50℃。

进一步，优选的是步骤（1）所述的液体为食用酒精的水溶液，食用酒精与水的质量比为10:90-60:40。该液体也可由其他食品添加剂与水组成，只要以液体状态存在即可。

进一步，优选的是步骤（2）所述的抗氧化剂为维生素E、磷脂、丁基羟基茴香醚、没食子酸丙酯或特丁基对苯二酚，且均为食品级抗氧化剂。

进一步，优选的是步骤（3）所述的机械为胶体磨、砂轮磨或振荡磨。

进一步，优选的是步骤（3）所述的高压均质纳米机进行瞬间超高压破壁时，破壁压力为100mpa-180mpa，但不限于此，压力可以更高；破壁次数为至少一次。

进一步，优选的是步骤（3）所述的冷链低温的温度为20℃至-4℃，但不限于此，温度可以更低。

步骤（3）所述的避光密封的破壁条件为在不锈钢管路与机械连接的通道内进行。

进一步，优选的是所述的雨生红球藻细胞的破壁方法，包括如下步骤：

步骤（1），雨生红球藻细胞在-25℃至-45℃进行冷冻和冰晶化，然后将其碎成粉末并分散于-25℃至-45℃的质量浓度为30-45%的酒精水溶液中；其中雨生红球藻细胞固含量与液体的质量比为1:3.2~1:4；

步骤（2），向步骤（1）的液体中加入食品级抗氧化剂，其中食品级抗氧化剂的加入量为细胞固含量的0.2%~0.4%，得到料液；

步骤（3），将步骤（2）得到的料液经胶体磨碾磨混合均匀后，用高压均质纳米机进行瞬间超高压破壁，破壁压力为120mpa-130mpa，即得到细胞破壁液料；所述的破壁过程在冷链低温和避光封闭的条件下进行。

采用本发明方法可用于雨生红球藻细胞以外的其他微藻类细胞及其植物、生物的细胞进行破壁。

本发明的基本思路是通过把雨生红球藻细胞冷冻，使细胞冰晶化。由于低温使雨生红球藻细胞内的水分结冰，形成反膨胀，使细胞壁脆化，冷冻温度越低，效果越好，细胞壁越脆，然后用胶体磨或其他机械碾磨除去细胞壁表面上的绒毛，使细胞壁完全裸露出来，然后用纳米破碎技术，采用超高压均质纳米机，把冰晶化的雨生红球藻细胞破碎成纳米级颗粒，从而完成细胞破壁，同时在破壁过程中防止有效活性成分的氧化分解，加入抗氧化剂保护其活性物质。