雨生红球藻作为重要的新资源食品,不仅是天然虾青素的“浓缩品”,还是一种潜在的蛋白资源。藻蛋白具有抗氧化、降血压、抗肿瘤、抗血栓和免疫调节等多种生物活性,在食品、保健品、医药学及染料等领域将有广阔的发展前景。据估计,2030年,全球植物蛋白市场的规模将从46亿美元飙升至850亿美元,藻类由于具有可调控性强、单位土地产量高、低碳甚至负碳生产等优势,或超越大豆,成为替代蛋白的最大来源。目前,我国雨生红球藻的养殖规模不断扩大,提取完虾青素的红球藻副产物产量增加,导致蛋白资源大量流失。为提高雨生红球藻的附加价值和综合利用程度,本文采用碱提酸沉法提取雨生红球藻蛋白,并系统的研究了雨生红球藻蛋白结构和功能特性,主要研究结果如下:(1)研究反复冻融法、研磨法和高速匀浆法三种细胞破碎方法对雨生红球藻残渣蛋白提取率的影响。研究结果表明,高速匀浆法提取效果最好,提取率高且用时最短,匀浆破壁30 min提取率约可达到70%;研磨法次之,研磨90 min提取率为60%,反复冻融法提取效果最差,用时36 h提取率才约30%。(2)探究提取液pH、料液比、提取时间和提取温度四个因素对碱提雨生红球藻残渣蛋白的影响。通过单因素试验和响应面优化试验确定最佳提取工艺:pH 12、料液比1:44、提取时间150 min、提取温度56℃,此条件下蛋白质的提取率达82.19%。(3)雨生红球藻残渣蛋白的等电点为4.2。采用等电点沉淀法和两步硫酸铵沉淀法来沉淀蛋白质,蛋白沉淀率分别为98.88%和87.63%,故选用等电点沉淀法来沉淀蛋白质。(4)对雨生红球藻残渣中藻蛋白的结构进行表征,系统的研究了藻蛋白的亚基组成、二级结构和微观结构等性质。采用氨基酸分析仪测得雨生红球藻中有17种氨基酸,氨基酸组成合理,接近于FAO/WHO模式,有望发展成新的蛋白资源。雨生红球藻蛋白的亚基条带主要有三条,分子量分别分布在14.4 kDa、18.4 kDa、38 kDa附近。采用傅里叶红外光谱法(FTIR)测定分析,得出雨生红球藻蛋白的二级结构主要是β-转角结构,约占比40%,无序结构次之,占比约26%,α-螺旋含量最低,约占比14%。通过扫描电镜可观察到,雨生红球藻蛋白主要呈杆状以及大片状,比较完整,无细小碎片,边缘平滑,表面粗糙,有许多微小的孔洞,孔洞较多意味着蛋白对水、油的吸附能力较好。雨生红球藻蛋白的变性温度为30℃,温度过高会导致蛋白质变性,进而影响功能特性,因此,雨生红球藻蛋白应在低温环境中存放。藻蛋白随光照时间的延长稳定性逐渐下降,3 d内光照对蛋白稳定性的影响不明显,3 d后光照使藻蛋白含量快速降低,稳定性明显变差,藻蛋白最好避光存放。(5)对雨生红球藻残渣中藻蛋白的吸水性、吸油性、溶解性、乳化性和起泡性进行功能性质方面的研究。藻蛋白的吸油性为2.49 g/g,在pH 4时吸水性达到最低值,为2.21g/g,远离等电点吸水性增强。pH对藻蛋白的溶解性的影响变化趋势与吸水性一致,等电点附近溶解性最低;NaCl浓度在0.1-1.0 mol/L的范围内,雨生红球藻蛋白的溶解度随离子浓度的增加而增大,当NaCl浓度大于1.0 mol/L时,溶解度降低,说明适当加入中性盐有利于增强蛋白质的溶解性。雨生红球藻蛋白的乳化性随pH的增大呈先下降再上升的趋势,在pH 4即等电点附近时乳化性最差,乳化稳定性最高;NaCl浓度为0.8mol/L时,雨生红球藻蛋白的乳化性和乳化稳定性最好。雨生红球藻蛋白的起泡性和泡沫稳定性在pH 2-4范围内降低,pH大于4后持续上升,在pH 4即等电点附近时起泡性最差;在0-1 mol/L NaCl浓度范围内,红球藻蛋白的起泡性和泡沫稳定性不断升高,在NaCl浓度为1 mol/L时达到最高值,随后缓慢下降。值得一提的是,雨生红球藻蛋白的乳化稳定性和泡沫稳定性极强,最高均能达到90%以上。