脉冲电场技术优化螺旋藻C-藻蓝蛋白及水溶性代谢物的提取工艺研究

本文系统研究了脉冲电场(PEF)技术对螺旋藻(Arthrospira platensis)细胞破壁及C-藻蓝蛋白(C-PC)提取的优化作用。通过调控电场强度(5 kV/cm)和比能量(2.1-41.1 MJ/kgDW)，发现20.5 MJ/kgDW参数组合可获得最佳提取效果(C-PC产量84 mg/gDW，纯度0.52)，为微藻生物活性成分绿色提取提供了重要技术参考。

　　

Highlight

本研究采用脉冲电场(PEF)技术成功从螺旋藻(A. platensis)中提取出C-藻蓝蛋白(C-PC)及其他胞内活性成分。通过精确调控PEF操作参数，在保证C-PC产量的同时有效降低了叶绿素等杂质的共提取。

Effects of PEF on electrical properties

通过三维电磁模型分析发现，处理室中金属电极间的电场强度可达5 kV/cm，持续时间约35 μs（以半峰电场强度计）。这种瞬时高压电场能有效诱导细胞膜发生电渗透现象，为后续代谢物释放创造条件。

Conclusion

研究表明，采用20.5 MJ/kg_DW的PEF处理结合15 h暗静态培养，可获得84 mg_C-PC/kg_DW的提取量，纯度达0.52（A₆₂₀/A₂₈₀），选择性为3.10（A₆₂₀/A₆₈₀）。当比能量提升至30.8 MJ/kg_DW时，虽然细胞破碎率提高至85%，C-PC产量增至115 mg/g_DW，但产物质量有所下降。这提示在实际应用中需在能耗与提取性能间取得平衡。