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科技进展
《中国食品学报》特约文章推荐——《微藻蛋白质及其在食品中的应用研究进展》
2022-07-29 17:47 新闻来源:5524澳门24小时线路网址 浏览人次:

本期介绍深圳大学陈峰教授发表在《中国食品学报》第22卷第6期特约专栏(新型蛋白专栏)上的文章《微藻蛋白质及其在食品中的应用研究进展》。

藻类是地球生态重要的组成部分,它们为地球贡献50%~87%的氧气。截至到本世纪初,地球上已知的藻类有3万余种,其中微藻类约占70%。本文主要从可作为新资源食品及常见的微藻出发,阐述微藻蛋白的提取方法、营养与加工特性、生理活性及其在医药保健和食品中的应用和研究现状,提出未来发展中可能存在的问题,旨在为新资源食品的研究与开发提供参考。

微藻蛋白及相关成分的生物功能活性

微藻中的蛋白大多数是酶蛋白,此外,还有一些与蛋白相关的物质成分,如蛋白复合物、多肽及多肽类复合物等,通常这些蛋白成分具有独特的生物功能活性。有些活性蛋白对人体有益,具有预防或治疗多种疾病的潜力,可作为细胞毒性和酶抑制剂,具有抗病毒、抗菌、抗肿瘤以及诱导生物调节(如免疫抑制和抗炎性疾病)等作用。这些微藻蛋白成分在食品加工、保鲜、保健品及特殊健康辅助食品等产业中具有重要的开发价值。

微藻蛋白的食用安全性与过敏成分

食品原料的安全性是食品加工最重要的考量因素。在宣布一种新型食品,尤其是非常规的蛋白食品是安全可食用之前,必须经过一系列详细而严格的毒理学测试。目前,普遍认为钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)、蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidesa)、普通小球藻(Chlorella vulgaris)、杜氏盐藻(Dunaliella Salina)、裸藻(Euglena gracilis)、雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)、莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)、周氏扁藻(Tetraselmis chui)的干燥生物质是通株可食的。据目前可查信息,所有的动物短期或长期喂养试验以及急性或慢性毒性研究,包括人体研究,均未发现食用这些藻类产生负面影响的证据。

随着时间的推移,越来越多微藻种属被发现,许多微藻具有作为食品配料的巨大潜力。微藻中常见的食品安全问题,如生物和化学污染,可以通过加强管控栽培环境来缓解、控制。更大潜在的安全风险可能是一些微藻物种会产生毒素(如甲藻、硅藻和蓝藻),因此,在应用到食品之前,需要仔细研究其生物毒性。

对食品工业生产而言,过敏性是需要考虑的另一个重要因素。牛奶、花生、大豆和小麦是最常见的一些食物过敏原,与之不同的是,微藻蛋白的过敏反应具有物种特异性。据报道,有些人服用螺旋藻(A. platensis)片会产生过敏反应,而对小球藻(C. protothecoides)源蛋白质过敏的人群很少或没有。值得注意的是,大多数对螺旋藻片剂过敏的患者也容易对广泛的过敏原产生过敏反应。目前,关于微藻潜在致敏性的研究数据仍非常有限,根据现有研究数据来看,微藻蛋白不是强致敏原。

微藻蛋白在食品中应用的发展潜力与挑战

目前,微藻蛋白在食品中的应用还处在探索与发展阶段。在我国,大规模工业化生产的微藻主要是螺旋藻与小球藻,螺旋藻约占整个微藻类市场的三分之二。这两种藻的生产对生产设备与技术要求相对较低,其养殖方式主要以传统的开放式的跑道池系统为主。该类系统易于构建和操作,可扩展性高,生产成本低,然而容易受到生物和化学污染。不过,螺旋藻是一种嗜碱性蓝藻,培养基中的过高pH值不适合大部分生物污染物的生长;而小球藻主要是依靠快速的生长速度战胜潜在的污染物。现阶段制约微藻蛋白在食品领域中应用的关键主要还是技术与成本的问题。微藻的培植与传统的作物种植方式有着很大的不同,现阶段成熟而系统的作物种植与收割技术,无法整套转用于微藻的培植。较传统的农作物种植,微藻的生产成本偏高。

为了扩大微藻产业规模,需要解决生物量生产的能效问题。目前,微藻的工业生产主要在开放式的跑道池或封闭的管道中进行,污染的防治与低密度的生物量增加了微藻的生产与收获成本。而微藻高密度异养发酵是解决目前产业难题的关键,其生产效率高于光合培养,不受天气、土地和污染问题的限制。此外,微藻的破壁与蛋白回收效率较低,蛋白纯化工艺复杂,普遍存在的腥味与色素问题也是限制微藻蛋白在食品领域应用的关键。工业上为降低成本达到效益最大化,可以采用原料分流提取,以充分回收利用微藻的不同生物组分。例如,提取完藻油剩余的组分可用来提取微藻蛋白与多糖,最后剩余的残渣也可以用作饲料、堆肥等原料。开展绿色、高效、经济、环保的微藻培植与蛋白等组分分离技术的研究仍是当下微藻研究领域的热点。 

结语

微藻作为新资源食品具有丰富的蛋白质、藻多糖、脂质和类胡萝卜素等活性物质。通常而言,微藻的蛋白质含量比传统的农作物都高,而且微藻蛋白的氨基酸组成齐全,含有人体必需的8种氨基酸,消化利用率相对较高。微藻及其蛋白质种类丰富多样,是潜力巨大的生物与未来食品资源宝库。微藻蛋白良好的物化加工特性可以满足在未来食品加工生产中的多种应用。某些微藻蛋白类物质还具有特定的生物活性,如抗菌、抗癌活性,在功能食品及医疗保健品中具有巨大的开发价值。然而,目前国内外对微藻蛋白的生产与开发利用的研究仍十分有限,微藻在大规模生产与高品质蛋白分离技术方面还有着很大的进步空间。微藻粗蛋白在未来食品中的应用出口,有待进一步扩大。随着更多自动化、环保、高效、低能耗的技术应用,微藻蛋白正在逐步走向普通食品市场,走向老百姓的餐桌。

Start at 2015-10-19 10:30 AM
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