微藻粉颗粒及其制备方法

微藻粉颗粒及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微藻粉颗粒，并且任选地，涉及富含脂质的微藻粉。
[0002] 背景
[0003] 至少存在几个可用在食品中的藻类物种，大部分是"大型藻类"，例如海带、海白菜 (石莼）和紫菜属（在日本种植的）或红皮藻型（帕尔玛利亚掌叶红藻）食用红藻。
[0004] 然而，除了这些大型藻类外，还存在由"微藻"代表的藻类来源，也就是为用于生物 燃料或食品中而种植的海产或非海产光合作用类或非光合作用类单细胞微藻。
[0005] 例如，螺旋藻（钝顶螺旋藻）是在开放泄湖中种植的（通过光合作用生长），用作 一种食品补充剂，或少量地掺于糖果或饮品中（一般不到〇. 5% w/w)。
[0006] 其他富含脂质的微藻，包括绿藻的某些物种，作为食品补充剂（提及隐甲藻或裂 殖属微藻）也受亚洲国家的欢迎。微藻粉的生产和用途也披露于WO 2010/120923和WO 2010045368 中。
[0007] 微藻粉的油类成份可主要由单不饱和油构成，与常见于常规食物产品中的饱和、 氢化和多不饱和油相比，提供了营养及保健优势。
[0008] 从微藻生物质制造微藻粉的努力依然面临显著的困难。例如，使用含油量高（例 如，以干细胞重量计10 %、25%、50 %或甚至75 %或更高）的微藻时，可能得到不合要求的 粘稠的干粉。这就可能必须要加入流动剂（包括二氧化硅衍生产品）。
[0009] 也可能遇到经过干燥的生物质粉在水中分散能力的问题，然后具有比较差的润湿 性。
[0010] 因此，仍然存在对新形式的富含脂质的微藻生物质粉的未满足的需要，以便可以 大规模地、容易地将它们引入那些必须保持美味又要有营养的食物产品中。
[0011] 详细说明
[0012] 为了本发明的目的，术语"微藻粉"是指包括微藻生物质的粒子的一种物质。这 种微藻生物质来源于藻细胞，这些藻细胞可以是完整的、破裂的、或是完整或破裂细胞的组 合。这些微藻细胞可能生长在黑暗中（例如，依靠一个固定的碳源生长在黑暗中的小球 藻）。
[0013] 术语"筛上物"是指粒度分布中，粒度大于一个给定临界点的粒子，该临界点既可 以是数字形式的，也可以是物理形式的，以质量分数或一个具有给定孔隙度的过滤器所滞 留的粒子的其他测量。
[0014] 本发明的实施例涉及适合人类消耗的微藻生物质，这些微藻生物质富含营养物 质，如多种脂质或蛋白质。例如，该微藻可以富含多种脂质。例如，该微藻生物质可以包含 至少10%以干重计的脂质，优选地，至少25%至35%或更高的以干重计的脂质。
[0015] 在一个优选的实施例中，该生物质含有至少25%、至少50%、或至少75%以干细 胞重量计的脂质。产生的脂质可具有如下脂肪酸谱，包括少于2 %的多种高度不饱和脂肪酸 (HUFA)，如二十二碳六烯酸（DHA)。
[0016] 在一个优选的实施例中，该微藻是小球藻属的。原壳小球藻就是这样一种适合用 于制备微藻粉的微藻物种。
[0017] 本发明的实施例涉及具有特定粒度分布、流动能力和润湿性特性的微藻粉颗粒。
[0018] 本发明的实施例还涉及具有特殊充气松密度和比表面积参数，并且还具有优异的 水中分散能力的微藻粉颗粒。
[0019] 本发明的实施例涉及制备这些微藻粉颗粒的方法。
[0020] 在该微藻粉中，微藻细胞壁或细胞碎片可任选地封装油，至少直到含有它的食物 产品被烹饪，从而延长了该油的保质期。
[0021] 该微藻粉也可以提供其他益处，如多种微量营养素、膳食纤维（水溶性和不溶性 的碳水化合物）、磷脂、糖蛋白、植物留醇、生育酚、生育三烯酚、和硒。
[0022] 该微藻可以经过改良以具有减少量的色素。例如，原壳小球藻可被改良以降低或 不含色素。这种改良可以通过紫外线（UV)和/或化学诱变来完成。
[0023] 例如，使原壳小球藻暴露于一个周期的N-甲基-Ν' -硝基-N-亚硝基胍（NTG)化 学诱变并筛选菌落中的颜色突变体。使没有表现出颜色的菌落随后经受一个周期的UV照 射。
[0024] 分离原壳小球藻的色素减少的菌株，并且对应于按照布达佩斯条约，于2009年 10月13日存放于美国典型培养物保藏中心（弗吉尼亚州马纳萨斯大学大道10801号， 20110-2209)的原壳小球藻33-55。
[0025] 在另一个实施例中，分离原壳小球藻的色素减少的菌株，并对应于2009年10月13 日存放于美国典型培养物保藏中心的原壳小球藻25-32。
[0026] 根据本发明的实施例中的任意一个，将微藻（例如，原壳小球藻）在无光（异养条 件）下种植在含有一个固定碳源（例如，葡萄糖）以及一个氮源的一种培养基中。得到的 微藻粉可以是黄色、淡黄色或白色的颜色并且可任选地具有以干细胞重量计30% -70%、 40% -60%、或约50%的脂质含量。叶绿素含量低于500ppm、50ppm、或5ppm可得到黄色到 白色的颜色。
[0027] 固体和液体生长培养基在文献中通常都有，并且适合于许多微生物菌株的特定培 养基的制备的推荐做法可见于例如网上http://www. utex. org/(由德克萨斯大学奥斯汀 分校维护的一个网站，针对其藻类培养物保藏（UTEX))。
[0028] 生物质的这种生产可以在生物反应器中进行。生物反应器、培养条件和异养性生 长与增殖方法的特定实例可以按任何适合的方式组合以改善微生物生长和脂质和/或蛋 白质产生的效率。优选地，在一个固定碳源（例如，糖和/或葡萄糖）存在下在黑暗中进行 微藻的培养。
[0029] 为了制备用于如食品组合物的生物质，从发酵培养基中收获在发酵结束时得到的 生物质。在从发酵培养基中收获微藻生物质时，该生物质包括主要悬浮在一个水性培养基 中的完整细胞。
[0030] 然后，为了浓缩该生物质，可以通过过滤或离心实施一个固-液分离步骤。
[0031] 浓缩后，可加工该微藻生物质，以生产真空包装的糕点、藻片、藻匀浆、藻粉末、藻 粉或藻油。
[0032] 还可以干燥该微藻生物质，以利于该生物质在各种应用（特别是食品应用）中的 后续加工或使用。
[0033] 最终的食物产品具有各种质地，取决于该藻类生物质是否经过干燥，且如果经 过干燥，则按照所使用的干燥方法（参见，例如，US 6, 607,900、US 6, 372, 460、及US 6, 255, 505)。
[0034] 然后，在一个喷雾干燥器中，将液体悬浮液以加热空气流中的细液滴分散体的形 式喷出。将夹带的物质迅速干燥并形成干粉末。
[0035] 这种微藻粉可以从浓缩的微藻生物质制备，该微藻生物质已采用机械方式裂解并 均质化，然后，该均浆被喷雾干燥或闪蒸干燥。
[0036] 在一个实施例中，细胞可被裂解。细胞壁和细胞内组分可以被研磨或以其他方式 变小成粒子（未结块的裂解细胞），例如，使用均质机。在特定的实施例中，得到的粒子可具 有小于500 μ m、100 μ m、或甚至10 μ m或更小的平均粒度。
[0037] 在本发明的一个实施例中，由此得到的裂解细胞被干燥。
[0038] 例如，可以使用压力破碎器经由节流孔板抽吸含有细胞的悬浮液以裂解细胞。施 加高压（例如，高达1500巴），随后穿过喷嘴瞬间膨胀。
[0039] 细胞的破碎可以通过三种不同的机制发生：阀上遇阻堆积、孔中液体的高剪切、以 及出口压力突降，导致细胞破裂。
[0040] 这种方法释放胞内分子。NIRO均质机（GEA NIRO SOAVI)(或任何其他高压均质 机）可用于破碎细胞。
[0041] 藻类生物质的这种高压处理（例如，高达大约1500巴）可以裂解大于90%的细胞 并且可以减小粒度（例如，减小至小于约5微米）。在一个实施例中，该压力为从约900巴 至1200巴。优选的方式是，该压力为约1100巴。在另一个实施例中，为增加裂解细胞的百 分比，使藻类生物质经受两次或更多次的高压处理。在一个实施例中，使用双均质化将细胞 裂解增加至50 %以上、75 %以上或90 %以上。使用这种技术已观察到大约95 %的裂解。
[0042] 细胞的裂解是可任选的，但是要生产高脂质粉（例如，以干重计大于10%的脂质） 时，裂解是优选的。在一个实施例中，生产高蛋白质粉（例如，以干重计小于10%的脂质）。 该高蛋白质粉可以是非裂解的（完整细胞）形式。在一些食品应用中，希望的是部分裂解 (例如，裂解25%至75%的细胞）。
[0043] 作为替代的方式，或补充方式，使用了一种珠磨机。在珠磨机中，将细胞随小磨粒 一起以悬浮状态搅拌。细胞的破碎是由珠间剪切力、碾磨以及与珠的碰撞引起的。这些珠 破坏细胞以从中释放细胞内容物。例如，美国专利5, 330, 913描述了一款合适的珠磨机。
[0044] 可以得到一种"水包油"乳液形式的粒子悬浮液，可任选地具有小于原细胞的粒 度。然后，这种乳液可以经过喷雾干燥，留下含有细胞碎片和油的干燥粉末。干燥后，该粉 末的水含量或水分含量可以小于10 %，优选地，小于5 %，更优选地，小于3 %。
[0045] 本发明的实施例通过提供具有特定特性的颗粒，如合适的颜色、粒度分布、流动 性、润湿性、充气松密度、比表面积和水中分散表现，如通过乳液液滴粒度及zeta电位测量 的，解决了前文提到的与现有技术微藻粉相关联的问题。
[0046] 根据本发明的实施例制备的特定微藻粉颗粒的特征在于，它们具有下列特性中的 一个或更多个：
[0047] -2 μ m至400 μ m的单模式粒度分布，例如，如在.COULTER? LS激光粒度分析仪 上测量到的，
[0048] -根据测试A测定的流动等级，在2000 μ m针对筛上物按重量计0. 5%至60%，在 1400 μ m针对筛上物按重量计0. 5 %至60 %，并且在800 μ m针对筛上物按重量计0. 5 %至 95%,
[0049] -根据测试B，以一个烧杯（600ml矮宽式125mm高烧杯，例如，飞世尔科技公司 (Fisher Scientific)产品代码为FB33114 的）中沉降的产品的高度表示的润湿性程度，值 为 0· 2cm 至 4. 0cm，优选为 1.0 cm 至 3. 0cm。
[0050] 根据本发明的微藻粉颗粒的特征可以在于它们的粒度分布。这一测量可以在一台 COULTER? LS激光粒度分析仪上实施，该仪器配备其小体积分散模块或SVM (125ml)，根 据制造商提供的规程（例如，在"小体积模块操作说明书"中）实施。
[0051] 在一个说明性的实施例中，该微藻粉颗粒的特征在于下列特性中的一个或多个：
[0052] -以干细胞重量计算45 % -55 %的脂质；
[0053] -0· 37 % ± 20 % 的充气密度；
[0054] -0· 61 % ± 20 % 的堆积密度；
[0055] -39. 3 % ± 20 %的压缩百分比；
[0056] -在 2000 μm 18.4% ±20%的凝聚性；
[0057] -在 1400 μm 46. 4% ±20%的凝聚性；
[0058] -在 800 μπι 12% ±20%的凝聚性；
[0059] -2mm ± 20 % 的润湿性；
[0060] -具有9. 1% ±20%模式的粒度分布；
[0061] -具有D[4, 3]为10.6% ±20%的粒度分布；
[0062] -具有D90(在该值处，90%分布为具有更小直径）为19. 5% ±20%的粒度分布； 以及
[0063] 0· 4m2/g±20% 的表面积。
[0064] 在一个更具体的实施例中，微藻粉颗粒的特征可在于下列全部特性：
[0065] -以干细胞重量计算达45 % -55 %的脂质；
[0066] -0· 37 % ± 20 % 的充气密度；
[0067] -0· 61% ±20% 的堆积密度；
[0068] -39. 3 % ± 20 %的压缩百分比；
[0069] -在 2000 μm 18.4% ±20%的凝聚性；
[0070] -在 1400 μm 46. 4% ±20%的凝聚性；
[0071] -在 800 μ m 12% ±20 % 的凝聚性；
[0072] -2mm ± 20 % 的润湿性；
[0073] -具有9. 1% ±20%模式的粒度分布；
[0074] -具有D[4, 3]为10.6% ±20%的粒度分布；
[0075] -具有D90(在该值处，90%分布为具有更小直径）为19. 5% ±20%的粒度分布； 以及
[0076] -0· 4m2/g±20% 的表面积。
[0077] 在本发明的一个实施例中，微藻粉粒子在加工的过程中团聚。根据测试A，尽管有 团聚，根据本发明的微藻粉颗粒也具有相当令人满意的流动能力。所得到的流动特性在从 微藻粉生产食品的过程中提供多种优点。例如，可以在食物产品的制造过程中更准确地测 量粉的量，并且粉的等分试样分配可以更容易地自动化。
[0078] 所述测试A包括测量根据本发明的微藻粉颗粒的凝聚程度。首先，将根据本发明 的微藻粉颗粒以800 μ m筛孔尺寸过筛。然后，回收粒度小于800 μ m的粉颗粒并引入一个 封闭的容器，并经由外摆线运动混合，例如，使用一个TURBULA型T2C实验室混合器。凭借 这种混合，根据本发明的微藻粉颗粒将可根据各自的特点表现团聚或相斥的倾向。
[0079] 然后，将由此混合的颗粒在有3个（2000 μπι ;1400 μπι ;800 μπι)筛网的柱上沉积， 用于进一步过筛。
[0080] 一旦过筛结束，计量每个筛网上的筛上物，并且结果给出了对微藻粉颗粒的"凝 聚"或"粘稠"特性的说明。
[0081] 由此，颗粒的自由流动并且因此微弱凝聚的粉末将流过多个具有大筛孔尺寸的筛 网，但随着所述筛网的目数变得更密，越来越多停下来。
[0082] 用于测量粒度的方案如下：
[0083] -在800 μ m筛网上筛足够的产品以便回收50g粒度小于800 μ m的产品，
[0084] -将这些50g的粒度小于800 μ m的粉颗粒引入一个容积为1升的玻璃罐（参考： BVBL Verrerie Villeurbannaise-法国维勒班）并合上盖，
[0085] -将这个罐放在速度设为42rpm的TURBULA型号T2C混合器中（维利（WiIly) A.巴 霍芬有限责任公司（Bachofen Sarl)-索西姆（Sausheim)-法国）并混合5分钟，
[0086] -准备有3层筛网的柱（SAULAS有售-直径200mm ;Paisy Cosdon -法国），将其 置于一个型号Pulverisette型00. 502的Fritsch摇筛机上，该组合装置从下到上的细节： 摇筛机、筛座、800 μ m筛网、1400 μ m筛网、2000 μ m筛网、摇筛机盖，
[0087] -使混合得到的粉末沉积在该柱的最上部（2000 μ m筛网）上，合上摇筛机盖并在 FRITSCH摇筛机上以连续位置振幅5过筛5分钟，
[0088] -称量每层筛网上的筛上物。
[0089] 在一个实施例中，该微藻粉的特征在于下列凝聚性参数中的一个或多个：
[0090] 〇在2000 μ m按重量计0· 5 %至55 %的筛上物，
[0091] 〇在1400 μ m按重量计0· 5%至60%的筛上物，
[0092] 〇在800 μ m按重量计0· 5%至30%的筛上物。
[0093] 通过比较，如下文所示，通过常规干燥技术（单效喷雾干燥如高型干燥器或箱式 干燥器）制备的微藻粉粉末呈现低流动性的粘稠的样子，这是由根据测试A的表现反映出 来的：
[0094] -在2000 μ m按重量计50 %至90 %的筛上物，
[0095] -在1400 μ m按重量计(λ 5%至30%的筛上物，
[0096] -在800 μ m按重量计5%至40%的筛上物。
[0097] 换句话说，这种微藻粉末的大部分（该粉末的至少50% )无法跨过2000 μ m的临 界点，尽管起初是在800 μ m上过筛的。
[0098] 这些结果表明，常规的干燥技术相当地得到的是非常有凝聚力的粉末，因为，混合 后，在几乎不使用机械力时，小于800 μ m的粒子无法穿过2000 μ m的筛网，虽然该筛网的筛 孔尺寸大了 2. 5倍。
[0099] 由此可以很容易地推断，显示出这种表现的常规粉末在推荐将成份呈均质分布的 制备中是不容易加工的。
[0100] 相反地，根据本发明的实施例的微藻粉组合物（并且尤其是高脂质微藻粉组合 物；例如，以干细胞重量计30% -70%脂质）更容易加工，因为它们没那么黏稠。粘性的低 水平从几个量度包括小颗粒尺寸、高润湿性、以及改善了的流动性看是显而易见的。
[0101] 根据本发明的实施例的微藻粉颗粒在2000 μm上仅显示出少量的筛上物（例如， 小于50% )。可以认为，根据本文披露的方法生产的微藻粉粒子比通过现有方法制备的颗 粒凝聚性小。
[0102] 根据本发明的微藻粉颗粒的特征在于根据测试B的显著的润湿性特性。
[0103] 润湿性是一种工艺特性，经常用于表征重悬浮于水中的粉末，例如在乳制品行业 中。
[0104] 润湿性可以通过粉末沉积于水面上之后的浸没于水中的能力来测量的（奥格阿 德索伦森（Haugaard Sorensen)等，1978)，反映的是粉末在水面上的吸水能力（凯约特和 洛里昂（Cayot et Lorient)，1998)。
[0105] 常规意义上，这个指标的测量包括测量一定量的粉末穿过静止状态的水的自由表 面渗透入水所需的时间。根据奥格阿德索伦森等人（1978)，如果一种粉末渗透入水的时间 少于20秒，即可说是"可润湿的"。
[0106] 也有必要将粉末的膨胀能力与润湿性相关联。确实，当粉末吸水时，它逐渐膨胀。 然后，当各种组分被溶解或分散时，该粉末的结构消失。
[0107] 在影响润湿性的因素之中的是大的原生粒子的存在、精细粒子的存在、粉末密度、 粉末粒子的孔隙率和毛细管作用并且还有空气的存在、粉末粒子表面脂肪的存在以及重构 条件。
[0108] 更具体地，测试B报导了与水接触的微藻粉末的表现，通过测量置于水面上时，经 过一段接触时间后粉末倾析的高度。
[0109] 用于测试B的方案如下：
[0110] -在20 °C将500ml脱矿质（去离子）水引入一个600ml的矮宽式烧杯 (FISHERBRAND FB 33114)中，
[0111] -将25g微藻粉末均匀放在水面上，不混合，
[0112] -接触3小时后观察粉末的表现，
[0113] -测量已经渗透水面并在烧杯底部沉降的产品的高度。
[0114] 低润湿性的粉末将留在液体的表面上，而对更好润湿性的粉末而言，将有更多物 质沉降在烧杯底部。
[0115] 然后，根据本发明的微藻粉颗粒具有如下的润湿性程度，根据测试B其表示为烧 杯中沉降的产品的高度，其值为0. 2cm至4. 0cm，优选为在1.0 cm和3. Ocm之间。
[0116] 更具体地说：
[0117] -具有细粒度的第一族的沉降产品高度为0. 2cm至2. 0cm，优选地，为I. 2cm至 I. 4cm〇
[0118] -具有大粒度的第二族的沉降产品高度为2. Ocm至4. Ocm的沉降产品高度，优选 地，2. 6cm 至 2. 9cm。
[0119] 通过比较，通过单效喷雾干燥常规干燥的微藻粉停留在水面上至比上述粉更大的 程度，并且不会变得充分水合以能够倾析到烧杯底部。
[0120] 根据本发明的实施例的微藻粉颗粒的特征还在于：
[0121] -它们的充气松密度，
[0122] -它们的比表面积以及
[0123] -它们在水中分散后的表现。
[0124] 该充气松密度是使用测量充气松密度的常规方法确 定的，即，通过测量一个已知 容积的空容器（g)的质量，并测量填充有待测产品的相同容器的质量。
[0125] 然后用填充容器的质量和空容器的质量之差除以容积（ml)得出充气松密度的 值。
[0126] 就本测试而言，该100mL容器、用于填充的勺子和所使用的刮铲是随细川 (HOSOKAWA)公司以商标POWDER TESTER型PTE出售的装置一起提供的。
[0127] 为进行本测量，通过孔径为2000 μm的筛网（SAULAS出售的）对产品过筛。密度 是在没有留在筛网上的产品上测量的。
[0128] 在这些条件下，根据本发明的实施例的微藻粉颗粒可具有0. 30g/ml至0. 50g/ml 的充气松密度。在一个特定的实施例中，该堆积密度为〇. 37g/ml ± 20 %。
[0129] 由于根据本发明的实施例的微藻粉颗粒具有比常规干燥的微藻粉更高的密度，这 一充气松密度值更加突出。可以认为，如果一个产品是通过常规喷雾干燥制备的，它的密度 会更低，例如，小于〇. 30g/ml。
[0130] 根据本发明的实施例的微藻粉颗粒，其特征还可在于它们的比表面积。
[0131] 在该微藻粉颗粒的整个粒度分布上确定比表面积，例如，采用康塔公司 (Quantachrome)比表面积分析仪基于对被分析产品表面上的氮吸收测试，该测试是在 来自贝克曼库尔公司（Beckmann Coulter)的SA3100装置上进行的，根据S.布鲁诺尔 (BRUNAUER)等人（美国化学学会期刊，60, 309,1938)的"通过氮吸收发测定BET表面积 (BET Surface Area by Nitrogen Absorption) y, 一文中所描述的技术。
[0132] 发现根据本发明的一个实施例的微藻粉颗粒在真空30°C下脱气30分钟后，具有 0.1 OmVg至0. 70m2/g的比表面积。在一个特定实施例中，根据BET法的粉比表面积为0. 3 至0.6。在一个更为具体的实施例中，根据BET法的粉比表面积为0.4% ±20%。
[0133] 通过比较，发现通过常规喷雾干燥而干燥的微藻粉根据BET比表面积为0. 65m2/g。
[0134] 出人意料地，注意到微藻粉颗粒的尺寸越大，它们的比表面积越小，因为大颗粒倾 向于由团聚的较小粒子构成。
[0135] 最后，根据本发明的微藻粉颗粒的特征在于它们在水中的分散能力。
[0136] 这一分散能力是按照下面的方式（测试C)测量的：将0. 50g的微藻粉颗粒分散于 500ml脱矿质（去离子）水中，并且然后将该溶液在尼鲁索尔维（NIRO S0AVI)公司出售的 潘达（PANDA)均质机中，在300巴均质化。
[0137] 测量了与产品的水中分散能力相关的两个参数：
[0138] -均质化后形成的乳液的液滴尺寸（测试C-1)，
[0139] -液滴的zeta电位，表示静电斥力电荷，该电荷对在"连续"液相中的不连续相（疏 水球）的稳定性负责（测试C-2)。
[0140] 液滴尺寸的测量可以在COULTER? LS激光粒度分析仪上进行。这些测量揭示， 由此分散的微藻粉颗粒形成了一种乳液或悬浮液，该乳液或悬浮液的粒度分布具有集中于 0. 4μηι与4μηι的两个液滴或粒子群。
[0141] 通过比较，在相同条件下用常规微藻粉得到的乳液或悬浮液的特征反而在于集中 于0· 08 μ m与0· 4 μ m的两个群。
[0142] 根据本发明的一个实施例，形成的乳液或悬浮液具有集中于值0.1 ym至1 μπι的 一个第一液滴或粒子群以及集中于值1 μπι至10 μπι的一个第二液滴或粒子群。
[0143] 因此，分散在水中的根据本发明的微藻粉颗粒具有形成下述乳液或悬浮液的倾 向，这些乳液或悬浮液没有用常规干燥的微藻粉末常规得到的那些那么精细。
[0144] 至于zeta电位（缩略为"ΖΡ"），它使得可能预测一个胶体系统的稳定性和凝聚和 /或聚集状态。
[0145] 测量原理基于经受交变电场的电解质的电泳迀移率。
[0146] 该ZP的绝对值越高，认为该乳液就更稳定。
[0147] 应当指出的是，ZP = OmV象征凝聚和/或聚集的状态。
[0148] 为了进行稳定性测量，加入0.1 N的盐酸以改变ZP，并由此发现ZP = OmV的等电点 (缩略为为"PI"）。
[0149] 在一个实施例中，微藻粉的ZP小于-40mV，并且优选地，小于-45mV。在另一个实 施例中，ZP为大约-55mV。对根据本发明的微藻粉颗粒进行的测量显示，它们对于pH大于 5并且ZP为-55mV是稳定的。它们的pi为2. 4。
[0150] 通过比较，凭借在ZP为-40mV的稳定性范围（始于pH为4. 5)，常规的微藻粉与本 发明的颗粒不同。它们的Pl为2. 5。
[0151] 根据本发明的上述实施例中的一个或多个的微藻粉颗粒能够通过喷雾干燥法获 得，该喷雾干燥法在并流塔中采用高压喷嘴，该并流塔将粒子引向塔的底部的移动带。
[0152] 然后，将所述材料作为多孔层穿过干燥和冷却后区域运送，这赋予其一个松脆结 构，就像蛋糕的松脆结构，其在移动带的末端断开。然后，该材料被加工成希望的平均粒度。
[0153] 为了遵循这一喷雾干燥原理将该藻粉颗粒化，例如，可使用基伊埃尼鲁（GEA NIRO)公司出售的FILTERMAT?喷雾干燥器或TETRA PAK公司出售的TETRA MAGNA PROLAC DRYER?干燥系统。
[0154] 出入意料地和意外地是，通过实施例如这个Filtermat?方法进行微藻粉颗粒化， 不仅使得能够以高产率制备根据本发明的一个产品（就粒度分布和流动性而言），而且还 让赋予其意外的润湿性和水中分散能力特性，却不必然需要制粒粘合剂或抗结块剂（尽管 可任选地包括这些）。
[0155] 根据本发明的一个实施例，用于制备根据本发明的微藻粉颗粒的方法因此包括下 列步骤：
[0156] 1)在水中制备以干重计干物质含量在15%至40%的一种微藻粉乳液，
[0157] 2)将这种乳液引入至一个高压均质机，
[0158] 3)将这种乳液在一个其基部装有移动带并且在其上部装有高压喷嘴的垂直喷雾 干燥器中进行喷雾，同时调节：
[0159] a)施加在喷嘴上的压力为大于200巴、200巴至150巴、150巴至100巴、100巴至 50巴、50巴至25巴的值或至小于25巴的值，以便选择喷出液滴的粒度分布，
[0160] b)入口温度在160°C至250°C，或160°C至200°C，或170°C至190°C时，喷雾角度为 50°至80°，并且
[0161] c)在这个喷雾-干燥区域的出口温度为55°C至90°C，优选地，在60°C至70°C，
[0162] 4)将所述移动带上干燥区域的入口温度调节为40°C至80°C，优选地，调节在60°C 至70 °C，且出口温度调节为40 °C至80 °C，优选地，调节在60 °C至70 °C，并且将冷却区域的入 口温度调节为10°C至40°C，优选地，调节在10°C至20°C，且出口温度调节为20°C至80°C， 优选地，调节在50°C至80°C。
[0163] 5)收集如此得到的微藻粉颗粒。
[0164] 本发明的方法的第一步包括在水中制备以干重计干物质含量在15%至40%的富 含脂质（例如，以干细胞重量计算达30% -70%，或40% -60% )的微藻粉悬浮液。
[0165] 在发酵结束时，生物质的浓度可以在130g/l至250g/l，具有大约50%的脂质含 量、10%至50%的纤维含量、2%至15%的蛋白质含量以及小于10%的糖含量。
[0166] 如后文中要示例的，随后通过本领域技术人员已知的任何方法将来自该发酵培养 基的生物质：
[0167] -浓缩（例如，通过离心），
[0168] -可选择地通过添加标准防腐剂（例如，苯甲酸钠和山梨酸钾）保存，
[0169] -破裂细胞。
[0170] 然后，可以将该乳液均质化。这可以使用一个两级装置完成，例如，APV出售的 GAULIN均质机，其中第一级的压力为100巴至250巴，而第二级的压力为10巴至60巴。
[0171] 然后，降均质化的粉悬浮液在一个基部装有移动带、上部装有高压喷嘴的一个垂 直喷雾干燥器中进行喷雾。
[0172] 在这个过程中，可以在给出希望的粒子特性的任何范围内调节下列参数：
[0173] a)施加在喷嘴上的压力；例如，调节至大于或等于100巴的值或至小于或等于50 巴的值，以便选择喷出液滴的粒度分布，
[0174] b)喷雾角度；例如，入口温度在160°C至250°C时，优选地，在170°C至190°C时，为 60°至75°，以及
[0175] c)出口温度；例如，55°C至90°C，优选地，在60°C至70°C。
[0176] 施加的压力和喷雾角度据信是确定该带上饼块质地以及然后得到的粒度分布的 重要参数。
[0177] 该带将藻类物质移进一个干燥区域并且然后冷却区域。所述移动带上干燥区域的 入口温度可以是40 °C至80 °C，优选地，为70 °C至80 °C，且出口温度为50 °C至70 °C，优选地， 60°C至70°C。冷却区域的入口温度可以从10°C至40°C，且出口温度为20°C至60°C。
[0178] 根据本发明的方法的前述步骤的条件的微藻粉颗粒落在移动带上，其残留水分含 量为2%至4%。
[0179] 前述多个温度范围的使用可以将微藻粉颗粒的水分程度降至小于4%的所希望的 值，且优选地，小于2%。
[0180] 可任选地，在干燥前加入一种抗氧化剂（例如，BHA、BHT、或本领域已知的其他抗 氧化剂）用以保鲜。
[0181] 最后，根据本发明的方法的最后一个步骤包括收集由此得到的微藻粉颗粒。
[0182] 根据在此描述的实施例生产的粉颗粒可被引入食物产品，如汤、调味汁、调味品、 冰淇淋、脱水蛋、面团、面包、 蛋糕、饼干、或干烘焙食物混合物。
[0183] 本发明的其他特征特色和优点在阅读下面的实例时将显而易见。然而，在此给出 这些实例仅用于说明而非限定。
[0184] 实例L微藻粉的生产
[0185] 在一个说明性的发酵中，原壳小球藻的一种低色素变体菌株（通过化学和UV诱变 得到的）在黑暗中被培养成以干细胞重量计算脂质含量约50%，且得到的藻类生物质具有 150g/l的细胞浓度。用于生产和培养低色素沉着原壳小球藻的方法披露于2010年11月 25日公布的美国专利申请公布号2010-0297292中。
[0186] 将所述生物质使用珠磨机以95 %裂解速率进行研磨。
[0187] 将由此生成的生物质在用氢氧化钾将pH调节至7后，在一个高文（GAUVIN)两级 均质机中在压力下（第一级250巴/第二级50巴）巴氏消毒并均质化。
[0188] 实例2.经过均质化的微藻粉"水包油"乳液的干燥
[0189] 将在实例1中得到的生物质：
[0190] -在一个FILTERMAT设备中干燥，以便得到微藻粉，
[0191] -在GEA NIRO出售的单效喷雾干燥器（通过单程通过热流干燥液体，并且然后 在该塔底部旋风水平面处或在套筒过滤器底部回收）中干燥，以便根据商业上可获取的方 式，得到对照微藻粉。
[0192] 该单效喷雾干燥操作条件如下：
[0193] _170°C 至 190°C 的入口温度
[0194] -出 口温度：60°C至 70°C。
[0195] 用单效喷雾干燥得到的产品具有细粒度分布，集中于40 μm。
[0196] 关于根据本发明的实施例的喷雾干燥方法，它包括在下列条件下，在高压下将经 过均质化的悬浮液在一台由GEA/NIRO公司出售的装有德拉万（DELAVAN)高压喷射喷嘴的 FILTERMAT设备中进行喷雾：
[0197] 1)得到具有细粒度的颗粒：
[0198] -将喷雾角度调节为60°至75°，
[0199] -将压力调节为100巴至150巴；
[0200] 2)得到具有大粒度的颗粒：
[0201] -将喷雾角度调节为60°至75°
[0202] -将压力调节为小于50巴，
[0203] 然后，对想要的两种粒度，用相似的方式按照下列做法调节温度参数：
[0204] -喷雾干燥入口温度：170°C至190°C
[0205] -出 口温度：6(TC至 70°C
[0206] -干燥区域入口温度：70 °C至90 °C
[0207] -出 口温度：5(TC至 8(TC。
[0208] -冷却区域入口温度：15°C
[0209] 实例3.根据本发明的实施例的微藻粉颗粒的表征
[0210] 从Filtermat干燥的原壳小球藻产生了一种微藻粉，如在实例1_2中。下方表3_1 给出了粒子表征。
[0211]
【主权项】
1. 微藻粉颗粒，其特征在于，它们具有以下特征中的至少一个： -从2 y m至400 y m的粒度分布， -根据测试A测定的流动等级， 〇在2000 y m针对筛上物按重量计0. 5 %至60 %， 〇在1400 y m针对筛上物按重量计0. 5 %至60 %， 〇在800 y m针对筛上物按重量计0. 5 %至95 %， -根据测试B，以一个600ml、125mm的高烧杯中沉降的产品高度表示的润湿性程度，其 值为 〇? 2cm 至 4. 0cm，优选为 1.0 cm 至 3. 0cm。2. 根据权利要求1所述的颗粒，其特征在于，它们具有： -根据测试A测定的流动等级， 〇在2000 ym按重量计30 %至60%的筛上物， 〇在1400 ym按重量计20 %至60 %的筛上物， 〇在800 ym按重量计0. 5 %至20%的筛上物， -根据测试B，以一个烧杯中沉降的产品高度表示的润湿性程度，其值为0.2cm至 2. 0cm，优选为 I. 2cm 至 I. 4cm〇3. 根据权利要求1所述的颗粒，其特征在于，它们具有： -根据测试A测定的流动等级， 〇在2000 ym按重量计0. 5 %至20%的筛上物， 〇在1400 ym按重量计0.5 %至20 %的筛上物， 〇在800 ym 60%至95%的筛上物， -根据测试B，以一个烧杯中沉降的产品高度表示的润湿性程度，其值为2. Ocm至 4. 0cm，优选为 2. 6cm 至 2. 9cm〇4. 根据权利要求1至3中任一项所述的颗粒，其特征在于，它们具有0. 30g/ml至 0. 50g/ml的充气松密度。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的颗粒，其特征在于，它们根据BET法具有 0.1 OmVg至0. 70m2/g的比表面积。6. 根据权利要求2所述的颗粒，其特征在于，它们根据BET法具有0. 50m Vg至0. 70m2/ g的比表面积，优选为0. 55m2/g。7. 根据权利要求3所述的颗粒，其特征在于，它们根据BET法具有0. 15m 2/g至0. 25m2/ g的比表面积，优选为0. 20m2/g。8. 根据权利要求1至7中任一项所述的颗粒，其特征在于，它们在水中的分散能力体现 为： _pH大于5并且pi为2. 4时_55mV的Zeta电位。9. 一种制备根据权利要求1至8中任一项所述颗粒的方法，其特征在于，它包括下列步 骤： 1) 在水中制备以干重计干物质含量在15%至40%的一种微藻粉乳液， 2) 将这种乳液引入至一个高压均质机， 3) 将这种乳液在一个基部装有移动带并且上部装有高压喷嘴的垂直喷雾干燥器中进 行喷雾，同时调节： a) 施加于喷嘴上的压力在大于100巴的值或在小于50巴的值，以便选择喷出液滴的粒 度分布， b) 入口温度在160 °C和250 °C之间、或160 °C至200 °C、或170 °C至190 °C时，喷雾角度为 60°至75°，并且 c) 在这个喷雾-干燥区域的出口温度为55°C至90°C， 4) 将移动带上干燥区域的入口温度调节为40°C至80°C，且出口温度调节为50°C至 70 °C，并且将冷却区域的入口温度调节为10 °C至30 °C，且出口温度调节为20 °C至60 °C， 5) 收集如此得到的微藻粉颗粒。10. 根据权利要求9所述的制备权利要求2所述颗粒的方法，其特征在于 -施加到喷嘴上的压力为大于或等于100巴， -喷雾角度为65°至70°。11. 根据权利要求9所述的制备权利要求3所述颗粒的方法，其特征在于， -施加到喷嘴上的压力为小于或等于50巴， -喷雾角度为65°至70°。12. 如权利要求1至8中任一项所述的颗粒或根据权利要求9至11中任一项所述的方 法得到的颗粒在食品中的用途。13. 如权利要求2所述的颗粒，或根据权利要求10所述的方法得到的颗粒在食品中的 用途。14. 如权利要求3所述的颗粒，或根据权利要求11所述的方法得到的颗粒在食品中的 用途。15. -种用于控制微藻粉的粒度、流动性和润湿性中至少一个的方法，其特征在于，它 包括以下步骤： 1) 在水中制备一种微藻粉乳液， 2) 均质化该乳液； 3) 将该均质化的乳液在一个垂直喷雾干燥器中进行喷雾； 4) 调节移动带上的干燥区域的入口温度；并且 5) 收集如此得到的微藻粉颗粒。16. 根据权利要求15所述的方法，其中所收集的粉颗粒的特征在于粒度的一种单模式 分布。17. 根据权利要求15或16所述的方法，其中所收集的粉颗粒的特征在于根据测试B的 0? 2cm至0? 4cm的一个值。18. 根据权利要求17所述的方法，其中该值为1.0 cm至3. 0cm。19. 根据权利要求18所述的方法，其中第一群具有I. 2cm至I. 4cm的测试B值，而第二 群具有2. 6cm至2. 9cm的测试B值。20. 根据权利要求15-19中任一项所述的方法，其中该微藻粉的充气松密度为0. 3g/ml 至 0? 5g/ml。21. 根据权利要求15-21中任一项所述的方法，其中该微藻粉具有0.1 mVg至0. 7m2/g 的比表面积。22. 根据权利要求15-21中任一项所述的方法，其中该微藻粉的特征在于，当分散在水 中时，根据测试C，液滴的一个第一群集中在0.1 ym和I ym之间的值上，而液滴的一个第二 群集中在I ym和IOym之间的值上。23. 根据权利要求15-22中任一项所述的方法，其中这些粒子具有-40mV或更低的 Zeta电位。24. 根据权利要求15-23中任一项生产的一种微藻粉。25. 从具有高脂质浓度的微藻细胞生产的一种微藻粉，这些细胞的特征在于，当在一个 箱式干燥器中进行细胞裂解并喷雾干燥时，大部分微藻粉粒子穿过一个2000微米的过滤 器。26. 根据权利要求25所述的微藻粉，其中该粉是通过Filtermat干燥产生的。27. -种含有权利要求1至8中任一项所述的颗粒的食物产品。28. 根据权利要求27所述的食物产品，其中该产品选自下组，该组由以下各项组成： 汤、调味汁、调味品、冰淇淋、脱水蛋、面团、面包、蛋糕、饼干、或干烘焙食物混合物。29. 根据权利要求1至8中任一项所述的颗粒，其中以干细胞重量计，这些颗粒中的脂 质的量为至少25%。30. 权利要求1至8中任一项所述的颗粒，其中这些颗粒含有破裂的细胞和完整的细 胞，并且完整的细胞的百分比为25%至75%。
【专利摘要】本发明涉及微藻粉颗粒，并且任选地，涉及富含脂质的微藻粉。至少存在几个可用在食品中的藻类物种，大部分是“大型藻类”，例如海带、海白菜(石莼)和紫菜属(在日本种植的)或红皮藻型(帕尔玛利亚掌叶红藻)食用红藻。
【IPC分类】A23L1/00
【公开号】CN104883901
【申请号】CN201380054255
【发明人】P·勒菲弗, J·利斯, D·帕瑟, S·帕提尼尔, M·圭勒曼特, D·杜潘, J·皮耶库科奇, L·诺瑞斯
【申请人】索拉兹米罗凯特营养品有限责任公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年10月17日
【公告号】CA2888537A1, EP2908661A1, US20140106051, WO2014062882A1