東北大學(xué)的彭潤(rùn)玲博士進(jìn)行了螺旋藻的凍干研究。螺旋藻是一種具有完整細(xì)胞的微藻，是目前所發(fā)現(xiàn)的優(yōu)秀的蛋白質(zhì)保健藥品源之一，其內(nèi)含有多種對(duì)提高人體免疫功能有效的生理活性成分，其中γ亞麻酸含量是已知生物中含量Z高的，具有重要的保健功能，可作為治療多種疾病的輔助藥物。螺旋藻細(xì)胞表面及細(xì)胞體內(nèi)含有大量水分，其有效成分多為熱敏性物質(zhì)，同時(shí)對(duì)氧也很敏感，因而干燥方法直接影響其干燥質(zhì)量的好壞。目前較多采用的干燥方法有自然干燥、玻璃房溫室曬干、熱風(fēng)循環(huán)烘箱干燥、噴霧干燥等，這些干燥方法干燥溫度較高，導(dǎo)致蛋白質(zhì)在高溫時(shí)變性。研究螺旋藻的凍干，以提高其干燥品質(zhì)，保持其干燥后的營(yíng)養(yǎng)成分，并提供保存螺旋藻藻種的新方法，對(duì)于螺旋藻的應(yīng)用具有重要意義。彭潤(rùn)玲博士的研究，關(guān)注螺旋藻形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化，從降低干燥過(guò)程中的細(xì)胞損傷,提高螺旋藻干燥質(zhì)量的角度出發(fā)，探索螺旋藻的凍干工藝參數(shù)。

實(shí)驗(yàn)前將其用去離子水在 低速大容量離心機(jī)中清洗，得含水量為 93.91%螺旋藻。用差示掃描量熱儀在 N2氣氛下，以5.0K/min 的速率從18℃冷卻到-60℃，再以5.0K/min 的速率從-60℃升溫到 20℃，得含水量為 93.91%螺旋藻的 DSC曲線如圖6-6 所示。

分析圖 6-6 得螺旋藻共晶點(diǎn)溫度約為-16℃，熔融點(diǎn)溫度約為-1.5℃，凝固潛熱和熔化潛熱分別為 260J/g 和-268J/g。

糖類保護(hù)劑對(duì)微生物細(xì)胞的凍干脫水具有顯著的保護(hù)作用，主要以“水置換的作用”達(dá)到保護(hù)膜系統(tǒng)的完整性；天然保護(hù)劑，如脫脂牛奶、血清、卵黃可以防止微生物細(xì)胞在預(yù)凍過(guò)程中膜脂蛋白分解變性。使用適當(dāng)比例的牛奶和糖類保護(hù)劑可使假絲母菌細(xì)胞的存活率從 0.2%提高到 30%~40%。因此，研究中選脫脂牛奶和聚糖為螺旋藻凍干保護(hù)劑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

準(zhǔn)確稱量脫脂奶粉各 10g、5g、2.5g，按比例分別配置成濃度為 20%、10%、5%的脫脂牛奶保護(hù)劑；準(zhǔn)確稱量葡聚糖各 2g、1g、0.5g，按比例分別配置成濃度為 10%、5%、2.5%的葡聚糖保護(hù)劑；螺旋藻培養(yǎng)液 (主要成分為 NaCl，濃度為 0.5mol/L) 和按 1:2例稀釋的稀培養(yǎng)液 (NaCl 濃度 0.25mol/L)。分裝在直徑為 60mm 的玻璃中，各裝 5mL。

分別取 2mL 離心清洗后新鮮螺旋藻放入分裝好的各種保護(hù)劑中，搖勻；將準(zhǔn)備好的各種物料用冰箱預(yù)凍到-30℃，在 GLZ-0.4 冷凍干燥機(jī)上干燥，凍干過(guò)程冷阱溫度、擱板溫度、物料內(nèi)部溫度以及干燥室壓力隨時(shí)間的變化如圖 6-7 所示。

凍干后的螺旋藻真空封裝，常溫保存 10 天后，復(fù)水 10min，然后在倒置顯微鏡下觀測(cè)其形態(tài)結(jié)構(gòu)。

圖 6-8 為用脫脂牛奶為保護(hù)劑凍干螺旋藻后的形態(tài)結(jié)構(gòu)。當(dāng)用不同濃度的脫脂牛奶為保護(hù)劑時(shí)，對(duì)螺旋藻的細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)都有一定的保護(hù)作用，特別是用濃度 10%的脫脂牛奶為保護(hù)劑時(shí)螺旋藻的螺面不發(fā)生變化，完性好，與新鮮螺旋藻的基木一致，但直徑方向存在縮水。

圖 6-9 為用葡聚糖為保護(hù)劑凍干螺旋藻后的形態(tài)結(jié)構(gòu)?？梢钥闯?，葡聚糖在凍干過(guò)程中對(duì)螺旋藻細(xì)胞沒(méi)有明顯的保護(hù)作用，不適宜作為螺旋藻的凍干保護(hù)劑。

圖 6-10 (a) 為純螺旋藻冰箱凍結(jié)凍干后的形態(tài)結(jié)構(gòu)。與新鮮螺旋藻相比直徑方向有明顯的收縮，且破碎嚴(yán)重，完整性差。圖 6-10 (b)為0.5ol/L 的 NaCl培養(yǎng)液作為保護(hù)劑時(shí)螺旋藻凍干后的形態(tài)結(jié)構(gòu)，完整性較好。圖 6-10 （c） 為 0.25mol/L 的 NaCI稀培養(yǎng)液作為保護(hù)劑時(shí)螺旋藻凍干后的形態(tài)結(jié)構(gòu)，直徑方向的收縮明顯減少，幾乎沒(méi)有收縮，與新鮮螺旋藻的差不多，完整性也很好。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析得出，10%脫脂牛奶和稀培養(yǎng)液可作為螺旋藻的凍干保護(hù)劑。