《螺旋藻藻藍(lán)蛋白制備技術(shù)規(guī)范》編制說明

青島微藻產(chǎn)業(yè)學(xué)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

螺旋藻藻藍(lán)蛋白制備技術(shù)規(guī)范

（征求意見稿）

標(biāo)準(zhǔn)編制說明

標(biāo)準(zhǔn)起草工作小組

2023年9月

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

《螺旋藻藻藍(lán)蛋白制備技術(shù)規(guī)范》

編制說明

一、標(biāo)準(zhǔn)工作概況

1.1標(biāo)準(zhǔn)制定的背景與目的

螺旋藻（Spirulina），亦稱“節(jié)旋藻”，是一種光合放氧、呈螺旋形的原核絲

狀微藻。螺旋藻藻藍(lán)蛋白是一種天然藍(lán)色色素，已作為安全的可食用色素廣泛添

加在軟飲料、口香糖、唇膏和眼線等產(chǎn)品中。高純度的藻藍(lán)蛋白因具有高效的熒

光特性，也已被作為熒光探針應(yīng)用在免疫分析研究中。此外，藻藍(lán)蛋白具有抗氧

化、增強(qiáng)機(jī)體免疫力、保肝護(hù)肝、抗癌和抗炎等諸多生理活性，具有巨大的潛在

藥用開發(fā)價值?，F(xiàn)在國外約有11家公司生產(chǎn)和出售藻藍(lán)蛋白及其衍生物或者藻

藍(lán)蛋白相關(guān)產(chǎn)品。在美國，藻藍(lán)蛋白獲得了FDA的安全性認(rèn)可，成為唯一被批

準(zhǔn)使用的天然藍(lán)色色素。在歐盟，藻藍(lán)蛋白也已經(jīng)被列為彩色食品原料。且美國

和歐盟對于藻藍(lán)蛋白在食品中的使用量不設(shè)限制。在日本，日本油墨公司

（DainipponInk&ChemicalsCo.Ltd.）多年前就提取藻藍(lán)蛋白作為食用色素，也

用于化妝品生產(chǎn)，商品名為“Lina-blue-A”；中國臺灣產(chǎn)業(yè)界也已成功地從藻類中

提取藻藍(lán)蛋白替代人工合成色素，用于翠綠鮮紅涼面、口香糖和藻醬油等食品的

著色。

在我國，雖然藻藍(lán)蛋白早就被列在GB2760食品添加劑目錄中，也被作為

天然著色劑允許使用。但是藻藍(lán)蛋白一直因?yàn)槿狈ο鄳?yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，導(dǎo)致

各生產(chǎn)廠家生產(chǎn)工藝混亂，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，產(chǎn)品安全難以保證，嚴(yán)重干擾了

市場銷售，并限制了其在食品或醫(yī)藥領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。2020年食品添加劑“藻

藍(lán)國家標(biāo)準(zhǔn)（GB1886.309-2020）”正式發(fā)布，雖然對螺旋藻藻藍(lán)蛋白的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

進(jìn)行了規(guī)范，但是螺旋藻藻藍(lán)蛋白的制備技術(shù)規(guī)范仍處于空白狀態(tài)。因此及時建

立藻藍(lán)蛋白相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范，將有助于引領(lǐng)和規(guī)范全國藻藍(lán)蛋白產(chǎn)業(yè)的有序

發(fā)展，助推我國微藻產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

1

經(jīng)中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所牽頭，聯(lián)合國內(nèi)主要螺旋藻藻藍(lán)蛋白生產(chǎn)及

科研單位共同起草本標(biāo)準(zhǔn)，并申請作為青島微藻產(chǎn)業(yè)學(xué)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行公開和發(fā)

布。

1.2任務(wù)來源

本文件由中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所提出并牽頭，青島微藻產(chǎn)業(yè)學(xué)會歸口

管理，由中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所、中國石油大學(xué)（華東）、青島市華大基

因研究院、福清市新大澤螺旋藻有限公司、浙江賓美生物科技有限公司、濱州醫(yī)

學(xué)院、煙臺嘉惠海洋生物科技有限公司、南通中科賓美生物技術(shù)有限公司、內(nèi)蒙

古藻藍(lán)生物科技有限責(zé)任公司、山東中醫(yī)藥大學(xué)等負(fù)責(zé)起草。

本文件于2022年7月22日向?qū)W會提出申請立項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)號為青島微藻產(chǎn)

業(yè)學(xué)會團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目號：2022-006，團(tuán)標(biāo)名稱暫定為《螺旋藻藻藍(lán)蛋白制備技術(shù)

規(guī)范》。本文件于2022年9月9日網(wǎng)上立項(xiàng)公示，正式批準(zhǔn)立項(xiàng)。

1.3工作過程

本文件的工作過程是以國內(nèi)外現(xiàn)有的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)涉及范圍及

內(nèi)容，確定評價指標(biāo)及評判要求。

（1）組建起草工作組

在接到本標(biāo)準(zhǔn)的修訂任務(wù)后，中科院煙臺海岸帶研究所和中國石油大學(xué)（華

東）共同牽頭組織，聯(lián)合青島市華大基因研究院、福清市新大澤螺旋藻有限公司、

浙江賓美生物科技有限公司、濱州醫(yī)學(xué)院、煙臺嘉惠海洋生物科技有限公司、南

通中科賓美生物技術(shù)有限公司、內(nèi)蒙古藻藍(lán)生物科技有限責(zé)任公司、山東中醫(yī)藥

大學(xué)等單位成立了標(biāo)準(zhǔn)制定小組。此標(biāo)準(zhǔn)制定小組由長期從事藻藍(lán)蛋白制備、檢

驗(yàn)方法研究、標(biāo)準(zhǔn)制定及生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)控管理的有關(guān)技術(shù)人員組成。標(biāo)準(zhǔn)起草小組

具有以下優(yōu)勢：1）高等學(xué)校和科研院所本身具有非盈利性，具備專業(yè)權(quán)威性和

客觀中立的地位；合作企業(yè)福清市新大澤螺旋藻有限公司和浙江賓美生物科技有

限公司分別是我國最大的螺旋藻及藻藍(lán)蛋白生產(chǎn)加工企業(yè)之一，具有豐富的藻藍(lán)

蛋白生產(chǎn)和質(zhì)控經(jīng)驗(yàn)，這為本標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了極大的便利條件；2）中國石油

2

大學(xué)（華東）、中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所、青島華大基因研究院等均擁有國

家級科研平臺和雄厚的人力資源，在標(biāo)準(zhǔn)制定和研究方面具有充足的人才儲備，

在對接產(chǎn)業(yè)和科研方面具有天然的優(yōu)勢；3）相關(guān)單位前期參與制定了多項(xiàng)微藻

產(chǎn)業(yè)相關(guān)國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在微藻產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定方面積累了較豐富的工作經(jīng)驗(yàn)和

良好的工作基礎(chǔ)。

（2）前期調(diào)研及資料整理

本標(biāo)準(zhǔn)主要參照了GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件

的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》、《食用螺旋藻粉質(zhì)量通則》和《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品

添加劑藻藍(lán)》等標(biāo)準(zhǔn)，在相關(guān)資料收集整理的基礎(chǔ)上，明確工作計(jì)劃和重點(diǎn)關(guān)

注問題，奠定標(biāo)準(zhǔn)框架基礎(chǔ)。

（3）評價指標(biāo)確定與標(biāo)準(zhǔn)草案編寫

標(biāo)準(zhǔn)制定小組先后搜集查閱了國內(nèi)外有關(guān)藻藍(lán)蛋白制備的文獻(xiàn)資料及企業(yè)

標(biāo)準(zhǔn)，比較分析了各文獻(xiàn)中對藻藍(lán)蛋白制備質(zhì)量的要求，同時重點(diǎn)分析了國內(nèi)授

權(quán)的26種藻藍(lán)蛋白生產(chǎn)制備工藝專利，結(jié)合生產(chǎn)企業(yè)的相關(guān)生產(chǎn)工藝，通過向

多個企業(yè)多次征求意見，按照GB/T1.1-2009標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則編寫完成標(biāo)準(zhǔn)初

稿。2023年4月23日，標(biāo)準(zhǔn)制定小組在煙臺召開標(biāo)準(zhǔn)制定小組討論會，就標(biāo)準(zhǔn)

制定過程中存在的幾個關(guān)鍵問題展開討論，并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步修改完善，形

成標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿和編制說明。2023年4月-8月標(biāo)準(zhǔn)起草小組將標(biāo)準(zhǔn)征求意見

稿和編制說明發(fā)送給藻藍(lán)蛋白或螺旋藻生產(chǎn)專家和企業(yè)技術(shù)人員廣泛征求意見。

2023年9月3日完成標(biāo)準(zhǔn)征集意見及相關(guān)修改工作，并組織起草組針對專家提

出的一些關(guān)鍵問題，進(jìn)行了起草小組內(nèi)部討論，形成標(biāo)準(zhǔn)送審稿。2023年9月

18日，起草組邀請相關(guān)領(lǐng)域的專家對本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了審查和討論，對本標(biāo)準(zhǔn)中的

關(guān)鍵指標(biāo)及內(nèi)容進(jìn)行了充分討論和確認(rèn)，與會專家一致同意通過該標(biāo)準(zhǔn)，建議盡

快發(fā)布實(shí)施。

二、標(biāo)準(zhǔn)制定的依據(jù)與指導(dǎo)思想

3

2.1標(biāo)準(zhǔn)制定的法律依據(jù)

標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)以下相關(guān)政策法規(guī)編制：《中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn)化法》。

2.2標(biāo)準(zhǔn)起草的依據(jù)

本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)

構(gòu)和起草規(guī)則》以及GB/T20004.1-2016《團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)化第1部分：良好行為指

南》的要求進(jìn)行編制；技術(shù)內(nèi)容參考國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合國內(nèi)微

藻和藻藍(lán)蛋白相關(guān)企業(yè)產(chǎn)品的實(shí)際情況。

2.3標(biāo)準(zhǔn)制定的原則

本標(biāo)準(zhǔn)的主要編制原則如下：

1）面向?qū)嶋H生產(chǎn)需要，對藻藍(lán)蛋白各生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行規(guī)范，在保證產(chǎn)品質(zhì)量

的前提下，保留生產(chǎn)工藝的多樣性，為各企業(yè)因地制宜，根據(jù)企業(yè)實(shí)際需要選擇

生產(chǎn)工藝，提供了便利。

2）以保證產(chǎn)品質(zhì)量和安全為核心，既對生產(chǎn)原料和工藝過程進(jìn)行規(guī)范，同

時對藻藍(lán)蛋白終端產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格限定，有效保證了產(chǎn)品質(zhì)量和安全性。

三、主要技術(shù)內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)螺旋藻藻藍(lán)蛋白的生產(chǎn)流程，依次規(guī)定如下：

1）原料選擇：本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定藻藍(lán)蛋白生產(chǎn)所使用的螺旋藻原料必須符合GB/T

16919的有關(guān)規(guī)定。藻藍(lán)蛋白含量較低以及受到重金屬或微生物污染的螺旋藻，

會導(dǎo)致藻藍(lán)蛋白提取率和純度較低或受到某種程度的污染，因此，不建議用做提

取藻藍(lán)蛋白的生產(chǎn)原料。

根據(jù)以下公式計(jì)算藻藍(lán)蛋白濃度：

PC=0.162×A620-0.098×A652

4

PC，藻藍(lán)蛋白濃度（mg/mL）；A620，樣品在620nm處的吸光度；A652，

樣品在652nm處的吸光度。

根據(jù)以下公示計(jì)算藻藍(lán)蛋白的得率

Y=

Y，藻藍(lán)蛋白得率；PC，藻藍(lán)蛋白濃度（mg/mL）；V，磷酸鹽緩沖液梯級

（mL）；n，稀釋倍數(shù)；DB，螺旋藻粉重量（g）。

2）破壁：螺旋藻細(xì)胞破壁是藻藍(lán)蛋白生產(chǎn)的關(guān)鍵步驟。選擇合適的破壁條

件，不僅節(jié)約能耗，還能夠充分析出細(xì)胞的內(nèi)溶物。常用的破壁方法有反復(fù)凍融

破壁、機(jī)械破壁、壓力破壁和酶解破壁等。其中，反復(fù)凍融破壁和機(jī)械破壁的效

率高，在工業(yè)上應(yīng)用較多，不僅能將螺旋藻壁破碎，使藻藍(lán)蛋白釋放出來，而且

能夠減少過程中對藻藍(lán)蛋白結(jié)構(gòu)的破壞，保證蛋白質(zhì)活性?？紤]到不同破壁方法

具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，本標(biāo)準(zhǔn)推薦了四種破壁方法，以方便不同企業(yè)因地制宜，根

據(jù)企業(yè)自身情況，選擇某一種，或多種方法聯(lián)用，從而確定合適的破壁方法。

例如，分別稱取300g、475g、650g、825g、1000g螺旋藻粉溶于10L水

中，攪拌均勻，放于-20℃冷庫中，冷凍32h，解凍12h，反復(fù)凍融三次，離

心取上清液，測定在652nm和620nm處的吸光度，計(jì)算藻藍(lán)蛋白得率。結(jié)果表

明，隨著螺旋藻粉質(zhì)量濃度的逐漸增大，藻藍(lán)蛋白得率先升高后下降（圖1）。

當(dāng)螺旋藻粉質(zhì)量濃度為475g/(10L)，即料液比為1:21.05時，藻藍(lán)蛋白得率最大，

為7.13%。綜合考慮制備效率，可以選定料液比為1:10~1:20進(jìn)行生產(chǎn)。

5

圖1不同質(zhì)量濃度對藻藍(lán)蛋白得率的影晌

稱取10kg螺旋藻粉置于不銹鋼桶內(nèi)，加入50L水，攢拌后經(jīng)膠體磨循環(huán)

研磨。調(diào)節(jié)膠體磨的轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)手柄，將定磨盤與動磨盤的間距分別設(shè)置為0.825

mm、0.495mm、0.165mm，循環(huán)研磨20min，在生物顯微鏡下觀察螺旋藻形態(tài)。

設(shè)置定磨盤與動磨盤之間的間距，對樣品進(jìn)行處理，在生物顯微鏡下觀測螺旋藻

體的形態(tài)，結(jié)果表明隨著定、動磨盤間距的減小，螺旋藻絲體變得短而密，有利

于增大藻絲體與水的接觸面積，結(jié)合反復(fù)凍融，能夠有效促進(jìn)細(xì)胞壁破裂，析出

細(xì)胞內(nèi)溶物。

3）固液分離：設(shè)置合適的固液分離條件，能夠有效去除葉綠素等雜質(zhì)。螺

旋藻細(xì)胞破壁后，通常使用離心機(jī)或過濾等方式進(jìn)行固液分離獲得粗提液。由于

葉綠素在677nm有特征吸收峰，通常在固液分離時，以677nm處的吸光度變化

為判斷依據(jù)，通常選擇的離心力要大于4000g，從而確保離心機(jī)能夠有效去除含

有葉綠素的雜質(zhì)。同時，兼顧考慮設(shè)備選用成本以及規(guī)模制備的效率，最終推薦

固液分離的條件為4000g~6000g，離心后上清液無肉眼可見的雜質(zhì)，去除固體

殘?jiān)?。此外，企業(yè)可根據(jù)自身情況選擇使用，本標(biāo)準(zhǔn)不做固定限制。

4）藻藍(lán)蛋白的分離純化：實(shí)驗(yàn)室中，藻藍(lán)蛋白分離純化往往涉及到多種色

譜層析方法的綜合利用，包括疏水層析、離子交換層析、凝膠過濾層析。這些方

法的一大弊端在于步驟繁瑣、目的產(chǎn)物損失較大、成本較高、耗時長，很難規(guī)模

化操作。近幾年膜分離技術(shù)的不斷發(fā)展給藻藍(lán)蛋白規(guī)?；苽涔に嚨奶嵘峁┝?/p>

新機(jī)遇。所以在標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，最終采用了先粗濾然后超濾濃縮的兩步法。上

清液分別經(jīng)孔徑為25μm濾布和0.45μm濾膜過濾，即可除去大部分的雜質(zhì)，得

到藻藍(lán)蛋白粗提液。藻藍(lán)蛋白由α和β兩個亞基構(gòu)成，在溶液中通常以三聚體（αβ）

3或六聚體（αβ）6的形式存在，分子量分別約為108kDa和216kDa。因此建議

選擇截留分子量介于5kDa~10kDa的超濾膜，可以有效去除外源無機(jī)鹽等小分

子雜質(zhì)。

5）噴霧干燥：藻藍(lán)蛋白容易變性，失去顏色和生物活性。由于藻藍(lán)蛋白所

含有的發(fā)色團(tuán)在620nm處有特征吸收峰（圖2），當(dāng)藻藍(lán)蛋白變性時，發(fā)色團(tuán)

6

受到破壞，導(dǎo)致620nm吸收峰會大幅度下降，而280nm處附近芳香族氨基酸所

產(chǎn)生的吸收光值通常不變，因此通常用A620/A280（A620，樣品在620nm處的吸光

度；A280，樣品在280nm處的吸光度）對藻藍(lán)蛋白的活性進(jìn)行判斷。A620/A280

的值越大，則表明藻藍(lán)蛋白的活性保持的越好。具有瞬時干燥特性的噴霧干燥將

會保持藻藍(lán)蛋白的活性。對濃縮液噴霧干燥，當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度為190±10℃，出風(fēng)溫

度為80±5℃時，制得的藻藍(lán)蛋白粉劑活性保持較好，A620/A280可以達(dá)到3以上。

有條件的企業(yè)也可以采用冷凍干燥方式進(jìn)行，冷凍干燥的藻藍(lán)蛋白A620/A280可以

達(dá)到4以上。不論使用何種干燥方法，制得的藻藍(lán)蛋白應(yīng)為寶石藍(lán)色的水溶性干

粉劑，并且達(dá)到藻藍(lán)蛋白國家標(biāo)準(zhǔn)（GB1886.309）的要求。

圖2螺旋藻藻藍(lán)蛋白紫外吸收光譜

四、標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況

無涉及國內(nèi)外專利問題。

五、預(yù)期達(dá)到的社會效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用

根據(jù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)總結(jié)，2018年底，全球天然食用色素的市場為38.8億美元，

預(yù)計(jì)到2023年將以5.7%的年增長率增長至51.2億美元（來源于網(wǎng)絡(luò)）。與合成

食用色素相比，食品加工商更青睞于選擇天然色素，許多人造色素供應(yīng)商已轉(zhuǎn)向

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開發(fā)天然色素。藻膽蛋白作為一類天然色素蛋白，不僅能夠達(dá)到增色的目的，也

可以作為營養(yǎng)素，這使其廣泛應(yīng)用于食品、軟飲料、化妝品和紡織等行業(yè)中。在

21世紀(jì)初，藻藍(lán)蛋白已經(jīng)是美國食品與藥品管理局（TheUSFoodandDrug

Administration，F(xiàn)DA）認(rèn)可使用的天然藍(lán)色素，也被歐盟國家列入彩色食品原料，

目前未限制其使用量。藻藍(lán)蛋白也是被中國列入GB2760食品添加劑目錄中的天

然著色劑，可以添加至糖果、果汁、風(fēng)味飲料和果凍等產(chǎn)品中。此外，藻膽蛋白

有良好保健功能，具有抗氧化、免疫調(diào)節(jié)、抗癌、抗病毒、抗炎和保肝等作用，

這使其在功能性食品領(lǐng)域也具有良好的應(yīng)用前景。

中國是螺旋藻第一生產(chǎn)大國，國內(nèi)螺旋藻年總產(chǎn)量約9000-11000噸（出口

占比約70%）。螺旋藻是蛋白質(zhì)含量最高的物種之一，螺旋藻中的蛋白質(zhì)占其干

重的60%-70%，藻膽蛋白含量約占總蛋白的40%，而藻膽蛋白中含量最高的為

C-藻藍(lán)蛋白，因此其是生產(chǎn)藻藍(lán)蛋白的理想原料。目前，國內(nèi)外藻藍(lán)蛋白市場正

在快速發(fā)展，但還未就藻藍(lán)蛋白產(chǎn)品形成一套嚴(yán)格的生產(chǎn)制備技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

本標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，將可以有效控制螺旋藻藻藍(lán)蛋白純化過程，保證螺旋藻藻藍(lán)

蛋白產(chǎn)品質(zhì)量安全并節(jié)約生產(chǎn)成本。同時本標(biāo)準(zhǔn)還能夠?qū)⒃逅{(lán)蛋白的純度標(biāo)準(zhǔn)推

廣到全國，這將對規(guī)范全國藻