四环冻干—螺旋藻的冻干

东北大学的彭润玲博士进行了螺旋藻的冻干研究。螺旋藻是一种具有完整细胞的微藻，是目前所发现的优秀的蛋白质保健药品源之一，其内含有多种对提高人体免疫功能有效的生理活性成分，其中γ亚麻酸含量是已知生物中含量Z高的，具有重要的保健功能，可作为治疗多种疾病的辅助药物。螺旋藻细胞表面及细胞体内含有大量水分，其有效成分多为热敏性物质，同时对氧也很敏感，因而干燥方法直接影响其干燥质量的好坏。目前较多采用的干燥方法有自然干燥、玻璃房温室晒干、热风循环烘箱干燥、喷雾干燥等，这些干燥方法干燥温度较高，导致蛋白质在高温时变性。研究螺旋藻的冻干，以提高其干燥品质，保持其干燥后的营养成分，并提供保存螺旋藻藻种的新方法，对于螺旋藻的应用具有重要意义。彭润玲博士的研究，关注螺旋藻形态结构的变化，从降低干燥过程中的细胞损伤,提高螺旋藻干燥质量的角度出发，探索螺旋藻的冻干工艺参数。

实验前将其用去离子水在 低速大容量离心机中清洗，得含水量为 93.91%螺旋藻。用差示扫描量热仪在 N2气氛下，以5.0K/min 的速率从18℃冷却到-60℃，再以5.0K/min 的速率从-60℃升温到 20℃，得含水量为 93.91%螺旋藻的 DSC曲线如图6-6 所示。

分析图 6-6 得螺旋藻共晶点温度约为-16℃，熔融点温度约为-1.5℃，凝固潜热和熔化潜热分别为 260J/g 和-268J/g。

糖类保护剂对微生物细胞的冻干脱水具有显著的保护作用，主要以“水置换的作用”达到保护膜系统的完整性；天然保护剂，如脱脂牛奶、血清、卵黄可以防止微生物细胞在预冻过程中膜脂蛋白分解变性。使用适当比例的牛奶和糖类保护剂可使假丝母菌细胞的存活率从 0.2%提高到 30%~40%。因此，研究中选脱脂牛奶和聚糖为螺旋藻冻干保护剂进行了实验研究。

准确称量脱脂奶粉各 10g、5g、2.5g，按比例分别配置成浓度为 20%、10%、5%的脱脂牛奶保护剂；准确称量葡聚糖各 2g、1g、0.5g，按比例分别配置成浓度为 10%、5%、2.5%的葡聚糖保护剂；螺旋藻培养液 (主要成分为 NaCl，浓度为 0.5mol/L) 和按 1:2例稀释的稀培养液 (NaCl 浓度 0.25mol/L)。分装在直径为 60mm 的玻璃中，各装 5mL。

分别取 2mL 离心清洗后新鲜螺旋藻放入分装好的各种保护剂中，摇匀；将准备好的各种物料用冰箱预冻到-30℃，在 GLZ-0.4 冷冻干燥机上干燥，冻干过程冷阱温度、搁板温度、物料内部温度以及干燥室压力随时间的变化如图 6-7 所示。

冻干后的螺旋藻真空封装，常温保存 10 天后，复水 10min，然后在倒置显微镜下观测其形态结构。

图 6-8 为用脱脂牛奶为保护剂冻干螺旋藻后的形态结构。当用不同浓度的脱脂牛奶为保护剂时，对螺旋藻的细胞形态结构都有一定的保护作用，特别是用浓度 10%的脱脂牛奶为保护剂时螺旋藻的螺面不发生变化，完性好，与新鲜螺旋藻的基木一致，但直径方向存在缩水。

图 6-9 为用葡聚糖为保护剂冻干螺旋藻后的形态结构。可以看出，葡聚糖在冻干过程中对螺旋藻细胞没有明显的保护作用，不适宜作为螺旋藻的冻干保护剂。

图 6-10 (a) 为纯螺旋藻冰箱冻结冻干后的形态结构。与新鲜螺旋藻相比直径方向有明显的收缩，且破碎严重，完整性差。图 6-10 (b)为0.5ol/L 的 NaCl培养液作为保护剂时螺旋藻冻干后的形态结构，完整性较好。图 6-10 （c） 为 0.25mol/L 的 NaCI稀培养液作为保护剂时螺旋藻冻干后的形态结构，直径方向的收缩明显减少，几乎没有收缩，与新鲜螺旋藻的差不多，完整性也很好。

通过实验分析得出，10%脱脂牛奶和稀培养液可作为螺旋藻的冻干保护剂。