由于動(dòng)物肉類生產(chǎn)的食品健康問題,，人們正在從動(dòng)物性蛋白質(zhì)食品過渡到植物性蛋白質(zhì)食品。這一趨勢(shì)促使研究工作考慮替代的高質(zhì)量蛋白質(zhì)來源,，例如單細(xì)胞生物,，尤其是功能性蛋白質(zhì)。近年來,，微藻作為一種可靠的可再生能源引起了許多研究人員的注意,。它們也被作為第三代生物燃料推出，與第一代和第二代生物燃料相比,，每面積單位的能量最多可增加 30 倍,。此外，與陸生植物相比,，它們具有更高的生長速率,、碳固定能力和更高的脂質(zhì)產(chǎn)生。從微藻中收獲的主要感興趣成分包括蛋白質(zhì),、脂質(zhì),、碳水化合物和少量維生素、色素和甾醇,。
微藻可以在光生物反應(yīng)器或水道池塘中大規(guī)模培養(yǎng),。培養(yǎng)目標(biāo)菌株后，通過一系列步驟收獲最終的生物質(zhì),，包括生物質(zhì)分離,、篩選、增稠,、脫水和干燥,，最后是生物精煉廠提取目標(biāo)產(chǎn)品。優(yōu)化這些步驟對(duì)于高效生產(chǎn)高質(zhì)量的藻類生物質(zhì)至關(guān)重要,。小球藻屬是最常食用的微藻物種之一,，自1960年代以來一直在商業(yè)種植。小球藻的默認(rèn)生長條件是光合自養(yǎng)（光作為能量來源）,。然而,，它也能夠在各種有機(jī)碳源上異養(yǎng)生長。這種異養(yǎng)生長條件經(jīng)常用于大規(guī)模生產(chǎn),，因?yàn)榭梢詫?shí)現(xiàn)更高的生物量濃度,、更低的運(yùn)營成本、更少的污染和更長的連續(xù)運(yùn)行時(shí)間,。
在培養(yǎng)步驟之后,，通常會(huì)對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行干燥，以延長保質(zhì)期,。根據(jù)干燥條件,，熱敏性化合物（如蛋白質(zhì)）的膠體特性可能會(huì)受到影響，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)質(zhì)量改變,。此外,，小球藻會(huì)產(chǎn)生一系列揮發(fā)性有機(jī)化合物，從而產(chǎn)生明顯的風(fēng)味特征,。加工,，尤其是熱處理，會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)有揮發(fā)性有機(jī)化合物降解并形成新的揮發(fā)性有機(jī)化合物,，從而導(dǎo)致感官特征發(fā)生變化,。因此，評(píng)估干燥過程的效果對(duì)于增加微藻功能性成分在創(chuàng)新食品中的應(yīng)用至關(guān)重要,。
脫水和干燥是下游提取中的重要元素,。因此，重要的是要考慮不同的技術(shù)及其對(duì)成本和能源的影響,，最重要的是考慮生物質(zhì),、高價(jià)值產(chǎn)品和代謝物的質(zhì)量。脫水微藻通過去除大部分水來確保下游的有效加工,，從而降低了后續(xù)干燥步驟所需的成本和能源,，盡管脫水需要大約整個(gè)微藻收獲過程所需能源的 20-40%。此外,，在生產(chǎn)供人類或動(dòng)物食用的情況下,，需要消除污染風(fēng)險(xiǎn),。
干燥過程這被認(rèn)為是關(guān)鍵的一步，因?yàn)閺纳嫌问斋@過程中獲得的藻漿可能很脆弱,。根據(jù)一些研究者的說法,，干燥過程需要的能源最多，占制造生物柴油等藻類產(chǎn)品總成本的 80% 以上,。由于藻類容易受到微生物污染,、機(jī)械損傷和不利的儲(chǔ)存條件的影響，這可能會(huì)降低生物質(zhì)的質(zhì)量,，因此有效干燥藻類以實(shí)現(xiàn)最佳儲(chǔ)存非常重要,。藻類的干燥方法有很多，如常規(guī)陽光干燥,、熱風(fēng)干燥,、冷凍干燥、微波干燥,、烘箱干燥和噴霧干燥,。
通常采用傳統(tǒng)方法，例如陽光干燥和烘箱干燥,，因?yàn)檫@些方法不需要高能量和資本投入,。但是，由于這些方法可能不是選,，例如在曬干時(shí)容易受到鳥類,、昆蟲和微生物等外部來源的污染。此外,，這種方法在很大程度上依賴于天氣條件,，對(duì)于多雨和低陽光的地區(qū)可能不可行。另一個(gè)原因是由于太陽直接輻射導(dǎo)致葉綠素等色素的降解 ,。此外,，烘箱干燥會(huì)對(duì)熱不穩(wěn)定的代謝物和生物活性化合物產(chǎn)生負(fù)面影響。
冷凍干燥和噴霧干燥等工藝在干燥藻類生物質(zhì)方面已變得越來越普遍,。冷凍干燥是安全的干燥形式之一,，可以保留重要的副產(chǎn)品，否則這些副產(chǎn)品可能會(huì)丟失,，而噴霧干燥過程可以節(jié)省時(shí)間并生產(chǎn)高價(jià)值的產(chǎn)品,。這些方法的缺點(diǎn)包括運(yùn)營和維護(hù)成本高。此外,，噴霧干燥方法包括高壓機(jī)制,，這可能會(huì)使細(xì)胞破裂并降解顏料等高附加值成分。
干燥的選擇取決于可用的資本和能源，以及需要從藻類收獲中成功獲得的副產(chǎn)品的重要性,。盡管脫水和干燥等下游過程對(duì)于提取有價(jià)值的高質(zhì)量藻類生物燃料和食品補(bǔ)充劑或動(dòng)物飼料原料至關(guān)重要,，但缺乏概述這些過程重要性的研究。
實(shí)驗(yàn)樣本：微藻水凝膠
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>去除所有水分,，保持樣品結(jié)構(gòu)完整,。
實(shí)驗(yàn)設(shè)備：富睿捷原位凍干機(jī)Mercury180M
實(shí)驗(yàn)過程：
1.打開凍干機(jī)預(yù)冷，設(shè)置好凍干程序包括預(yù)凍和升華程序,。
2.將樣品分裝到小托盤內(nèi)，放置于隔板上,。
3.啟動(dòng)設(shè)置好的凍干程序,。凍干工藝：預(yù)凍-45℃，持續(xù)時(shí)間5h,。升華程序-45℃～20℃,，持續(xù)時(shí)間30h。
4.程序結(jié)束后,，釋壓取出凍干好的樣品,，儲(chǔ)存或者進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
凍干前后對(duì)比圖如下
圖一：微藻水凝膠
圖2：空白水凝膠
圖3：微藻微球狀態(tài)
(空格分隔,最多3個(gè),單個(gè)標(biāo)簽最多10個(gè)字符)
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