小球藻活性成分的研究及食品方面的开发进展论文

时间:2018-07-06 编辑:尔奇 手机版

  论文摘要:小球藻富含蛋白质、脂质、多糖、食用纤维、维生素、微量元素和活性代谢产物,具有很好的保健和药理作用。本文对小球藻中粗蛋白、脂肪酸、多糖、叶黄素、核苷酸等的开发和研究进展进行综述,介绍小球藻在食品领域(食品、保健品)的应用。

  论文关键词:小球藻,活性成分,应用,食品

  0.引言

  小球藻(Chlorella)是绿藻门绿藻纲绿球藻目小球藻科的一属。小球藻属都是单细胞植物,单生或聚集成群体。细胞呈球形或椭圆形,直径3-10微米,生殖时期可达23微米。细胞内有一大型色素体,呈杯状、片状或周生。细胞老熟时色素体分裂成数块。一般小球藻无蛋白核,只有蛋白核小球藻有蛋白核。无性生殖时,原生质分裂形成2、4、8、16个似亲孢子,母细胞壁破裂,孢子放出成为新的植物体。

  小球藻是一种理想的蛋白资源,被FAO列为21世纪人类的绿色营养源健康食

  品。20世纪60年代,美国、前苏联等国家开发小球藻作为饲料蛋白用于饲料添加剂;70年代日本率先开发小球藻作为人类的健康食品,80年代又相继开发出小球藻饮品、小球藻化妆品和小球藻医药制品。由于小球藻含有丰富的蛋白质、脂质、多糖、食用纤维、维生素、微量元素和一些活性代谢产物,具有良好的保健和药理作用,可广泛应用于食品、医药、饲料、化工等各个领域,具有广阔的开发应用前景。

  1.小球藻的种类与分布

  目前已知的小球藻约有十种,我国常见的品种有:普通小球藻(C.vulgaris),椭圆小球藻(C.ellipsoidea)和蛋白核小球藻(Chlorellaphyrenoidosa)。小球藻多生活在较小的浅水处,也能生长于容器、潮湿的土壤、岩石和树皮上,另有一些是海产种类。它们还能生活在其它的动植物体内,如可以在草履虫、水螅和一些海绵动物的体内找到它们。在我国,小球藻生活于富含有机质的小河、沟渠、池塘等水中,在潮湿的土壤上也有分布。

  2.小球藻的活性成分

  2.1营养成分

  小球藻的粗蛋白含量特别高,干基可达50%以上,尤以蛋白核小球藻为最高,比大豆的粗蛋白含量(约40%)还要高出许多,而且蛋白质品质也很好。在必需氨基酸中,赖氨酸、精氨酸、亮氨酸、缬氨酸的含量很高,苯丙氨酸、异亮氨酸、苏氨酸的含量也较高,组氨酸含量略低,蛋氨酸和色氨酸含量较低。

  此外,小球藻的矿物质元素和维生素的含量也相当丰富,李师翁等应用原子吸收光度法检测了小球藻多种矿物质元素含量,其中微量元素铁、锌、锰的含量很高。小球藻还含有广泛的B族维生素、V、V、V和多种色素。

  2.2生长因子

  除含丰富的蛋白质以外,小球藻还含有核酸、多糖、多肽、脂肪酸、酶等多种细胞活性物质,这些成分构成了小球藻生长因子(chlorellagrowthfactor),被称为“类荷尔蒙”。

  2.2.1高度不饱和脂肪酸

  小球藻中富含以二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)为代表的ω-3高度不饱和脂肪酸(Polyunsaturatedfattyacid,PUFA),其活性C的PUFA含量占总脂肪酸的25%以上,该物质能降低血液的粘稠度,降低血液中胆固醇和低密度脂蛋白的含量,从而起到预防和治疗心血管疾病的作用。

  2.2.2多糖

  小球藻中含有鼠李糖、L-岩藻糖、D-阿拉伯糖、D-(+)木糖、D-甘露糖、葡萄糖和D-半乳糖等7种醛糖。D-阿拉伯糖和D-半乳糖占绝对优势,二者摩尔分数之和占总醛糖的60%~70%,鼠李糖丰度很低。李亚清等用新鲜的小球藻经冻结一融化、冷水提取、乙醇分级,得到3个多糖组分,分别为CPSA、CPSB和CPSC。CPSB经SephadexG一50柱层析,纯化得到多糖CPSB-1。

  2.2.3叶黄素

  叶黄素是一种广泛存在于蔬菜,花卉,水果和某些藻类生物中的天然色素,属于类胡萝卜素一种。小球藻细胞中的类胡萝卜素含量很高,主要以叶黄素为主,含量可达0.267-0.31%,而作为传统叶黄素源的紫苜蓿中叶黄素含量仅0.02-0.03%。而且小球藻能进行高密度培养。桂林等采用RP-HPLC分离测定了蛋白核小球藻中的叶黄素,其保留时间为11.25min。李淋等以甲醇-二氯甲烷为提取剂提取蛋白核小球藻细胞中的叶黄素,提取率达到了87.1%。

  2.2.4核苷酸

  小球藻生长因子(CGF)中含大量核苷酸类物质,具有使生物细胞活化的功能,可提高机体的免疫力,因此具有广阔的开发前景。李意建立的离子交换色谱法快速检测了CGF中的核苷酸,获得了满意的结果。该法简便,灵敏度高,重现性好,为研究和开发小球藻类生物有效物质及其它食品开发中的核苷酸检测提供了较好的方法。陈颖等改进的十六烷基三甲基溴化铵法(CTAB)法操作过程简单快捷,得到的DNA纯度高,能直接被限制性内切酶酶切,适用于分子生物学研究,且对各转基因藻株间无交叉污染,不影响分子检测的结果,是较为理想的提取小球藻DNA的方法。

  3.小球藻在食品中的开发利用

  小球藻作为添加剂和健康食品在国外已有40多年的历史,被列为21世纪人类的绿色营养源健康食品之一。已经产业化的产品主要有小球藻片和胶囊、小球藻面条、小球藻面包、小球藻饼干、小球藻饮料等。日本曾推出了加小球藻提取液酿造的绿酒,在酿造过程中,造酒原料利用率大大提高。另外日本曾研究开发成功蜂蜜绿藻精,它以小球藻的热水浸提物为主,添加蜂蜜和梅汁调配而成。小球藻作为一种添加剂,可以广泛用于食品行业,同时可以利用其生产叶绿素、脯氨酸、油脂等。

  3.1.1小球藻藻片

  小球藻作为一种全天然、高蛋白、营养丰富的功能性食品原料日益风靡世界。小球藻中丰富的生理活性成分,但长期以来其细胞壁难以破开。何扩等采用使用纤维素酶法对小球藻的破壁,通过正交实验,得到小球藻藻片的最佳配方:小球藻和磷脂之比为3:1,添加6%赋形剂,6%蔗糖,效果显著。

  3.1.2小球藻饮料

  许多饮料都可添加微藻而强化饮料的营养与保健功能。国际和国内已研究开发了微藻保健饮料、微藻乳酸奶及微藻绿茶等具有特色的健康饮品。因为小球藻原粉的蓝绿色较浓,且藻细胞在溶液中易沉淀而影响饮料的外观,因此,在制造小球藻饮料时为使饮料较澄清或保持均质,往往需使用藻细胞抽提物如绿藻精等作原料。微藻精(即抽提营养液),因营养液方便食用,易消化,老幼皆宜,故营养液在食品保健市场占有相当大的份额.研究证明,CGF具有使生物细胞活化的功能,可提高机体的免疫力,可促进微生物如乳酸菌、酵母细胞等生长发育,从而提高其

  发酵生产效率。

  3.1.4小球藻在啤酒工业中的应用

  胡开辉的研究表明小球藻细胞活性物质能够促进啤酒酵母的生长和繁殖,加速酵母发酵进程,增加酵母发酵的泡沫高度、产气量,缩短酵母菌发酵的延滞期,快速启动发酵,提前到达产气高峰。同时,小球藻提取物能提高酵母发酵过程抗杂菌能力,且细胞活性物质可以使酵母菌的降糖更彻底、糖的利用率更高。此外,添加小球藻细胞活性物质还可延缓酵母菌的死亡时间,在酵母工业、酿酒工业生产上具有良好的应用前景。

  3.1.5其他

  日本已研制成并批量生产小球藻面条、螺旋藻面条和方便面在市场销售。添加小球藻粉或绿藻精的面包制成的小球藻面包具有独特的颜色和风味,不仅可提高面包中的维生素、微量元素及小球藻特有的生物活性物质和保健功能,而且藻体有持水作用,可延缓面包的淀粉老化变硬,使保存期限延长。此外,在饼干配料中添加小球藻,则可与传统的饼干原料实现营养互补和强化。

  4.展望

  不断改善小球藻的培养条件,比较不同培养基的配方,改良培养装置和生产方式,选育优良藻株,从而推进对小球藻的进一步开发和利用,是今后小球藻研究领域的一个重要课题;另外,充分利用基因重组、细胞融合和生物反应器技术为基础的现代生物技术,不断培育出适合人类需求的改良新品种,大力开发小球藻中潜在的有用物质,使其在医药、食品、能源等方面得到充分的应用,将是今后小球藻研究和开发利用的重要课题。

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