一种温和高效提取微生物油脂的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于油脂提取领域，涉及一种从产油微生物中温和高效提取油脂的方法，具体地，涉及一种效率高、能耗低、工艺简单、成本低、易于工业化的提取油脂方法。
【背景技术】
[0002]气候的改变以及化石燃料价格的攀升使得可持续及可再生能源的研宄日益重要。产油微生物因其自身的一系列优势被认为是最有前景的生产生物柴油的替代能源。常见的产油微生物通常有细菌、酵母、霉菌、微藻等。就微藻而言，其生长周期短，油脂含量丰富，一般可以达到细胞干重的20%?50%，单位面积的产油量可高出大豆等油料作物数十倍；分布广，可在盐碱地、海域等地养殖，不与粮争地；通过利用废水中的N、P，一方面降低培养成本，另一方面解决废水营养化问题；此外，其较高的光合效率不仅提供了一个减缓气候变化的潜在解决方案，同时能快速增加油脂含量。
[0003]尽管如此，成本较高仍是微生物油脂产业实现工业化的瓶颈，这其中，油脂的提取成本约占总成本的50 %。目前，微生物油脂提取技术有机械法、酶法及有机溶剂法。机械法存在油脂提取率偏低、能耗偏高的问题；酶法虽然高效且环境友好，但成本过高阻碍了其进一步的应用；有机溶剂法通常采用氯仿、甲醇、乙醚等从产油微生物中提取油脂，有机溶剂用量大、提取时间长、环境友好性差。上述提取技术大多油脂提取率低、处理量小、成本高、工业化应用受限。
[0004]CN 102559375 A公开了一种“从微藻提取油脂的方法”，其特征是:将挤压膨化预处理技术与亚临界流体萃取技术相结合，得到混合油和除油藻柏。该发明的优点是工艺简单、生产能力大、藻油品质高、藻柏利用率高；不足之处在于膨化温度高、能耗大。
[0005]CN 102965182 A公开了一种“从裂殖壶藻中提取油脂的方法”，其特征是:首先调节裂殖壶藻发酵液的pH至酸性，加入有机溶剂，搅拌，实现裂殖壶藻细胞的破壁和微藻油脂的提取，再向上述发酵液中加入絮凝剂絮凝处理后，采用有机溶剂萃取得到藻毛油，最后藻毛油经脱胶、脱色、脱酸/脱臭，得到富含DHA的微藻油脂。该发明的优点是简化提取及破乳工艺流程，减少设备投入，避免水处理负担，降低成本；不足之处在于低pH值消耗大量酸，并且对设备的要求也较高。
[0006]因此，需要开发一种效率高、能耗低、工艺简单、成本低、易于工业化的提取油脂方法。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种温和高效提取微生物油脂的方法，所述方法利用低毒有机溶剂混合物，可以实现微生物油脂的高效提取，并且提取过程无需加热，节约能耗的同时保证油脂品质，工艺简单，易于实现规模化生产。
[0008]为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案:
[0009](I)将发酵后的产油微生物通过分离系统，得到含水量为65%?90%的湿菌体；
[0010](2)向步骤⑴的湿菌体中加入正己烷和乙醇的混合溶剂，恒温提取一段时间，然后进行固液分离，得到含油混合溶剂a和菌柏；
[0011](3)向步骤⑵所得菌柏中加入正己烷和一定浓度的乙醇，恒温提取一段时间，再次固液分离后收集含油混合溶剂b和菌柏；合并上述含油混合溶剂a和b ;
[0012](4)将上述合并的含油混合溶剂脱溶得到微生物油脂。
[0013]按上述方案，在步骤⑶和⑷之间还包括以下步骤:步骤⑶中固液分离后得到的菌柏中加入正己烷和一定浓度的乙醇，恒温提取一段时间后固液分离得到含油混合溶剂C，将其与含油混合溶剂a和b合并，然后进行不(4)脱溶得到微生物油脂。
[0014]按上述方案，产油微生物为小球藻、葡萄球藻、栅藻、杜氏藻、拟微绿球藻、粘红酵母、海洋红酵母中的一种或几种。
[0015]按上述方案，分离时采用的系统为离心机。
[0016]按上述方案，步骤(2)中产油微生物的湿菌体与正己烷和乙醇的混合溶剂的料液比(g/mL)为 1: (3 ?12)。
[0017]按上述方案，在步骤⑵中，混合溶剂中正己烷和乙醇的体积比为1:2?4:1。
[0018]按上述方案，所述的一定浓度的乙醇优选为体积百分含量为70%?80% (v/v)乙醇水溶液。
[0019]按上述方案，菌柏与正己烷和一定浓度乙醇的混合液的料液比(g/mL)为1:5?1:35ο
[0020]按上述方案，正己烷和一定浓度的乙醇的混合液中正己烷和一定浓度乙醇的体积比为1:3?3:1。
[0021]按上述方案，上述所述提取，温度均优选为25V?30°C，提取时间均优选为I?3小时，优选为振荡提取。
[0022]根据本发明的方法，利用低毒有机溶剂混合物，可以实现微生物油脂的高效提取；提取过程无需加热，节约能耗的同时保证油脂品质；工艺简单，易于实现规模化生产。
【具体实施方式】
[0023]为了更好的理解本发明的实质性内容，结合实例作详细说明，但并不以此限制本发明。本发明的保护范围以所附的权利要求书为准。
[0024]实施例1
[0025]称取湿重为2.3g(含水量为87.0%，初始总脂含量24.2% )的小球藻，加入8mL的正己烷和分析纯乙醇混合液(体积比为1:2.2)，30°C、220rpm振荡提取3小时后，8000rpm下离心lOmin，收集含油混合溶剂。向一次提取后的藻渣中加入1mL的75%乙醇和正己烷混合溶剂(体积比为3:1)，30°C、220rpm振荡提取2小时后，8000rpm下离心lOmin，收集含油混合溶剂。向第二次提取后的藻渣中加入1mL的75%乙醇和正己烷混合溶剂(体积比为3:1)，30°C、220rpm振荡提取I小时后，8000rpm下离心lOmin，收集含油混合溶剂。合并三次含油混合溶剂后脱溶，得出油脂提取率为96.8%。
[0026]实施例2
[0027]称取湿重为2.3g(含水量为87.0%，初始总脂含量24.2% )的小球藻，加入8mL的正己烷和分析纯乙醇混合液(体积比为1:2.2)，30°C、220rpm振荡提取3小时后，8000rpm下离心lOmin，收集含油混合溶剂。向一次提取后的藻渣中加入1mL的75%乙醇和正己烷混合溶剂(体积比为3:1)，30°C、220rpm振荡提取2小时后，8000rpm下离心lOmin，收集含油混合溶剂。向第二次提取后的藻渣中加入1mL的75%乙醇和正己烷混合溶剂(体积比为3:1)，30°C、220rpm振荡提取0.5小时后，8000rpm下离心lOmin，收集含油混合溶剂。合并三次含油混合溶剂后脱溶，得出油脂提取率为92.3%。
[0028]实施例3
[0029]称取湿重为1.55g(含水量为80.6%，初始总脂含量24.2% )的小球藻，加入5.75mL的正己烷和分析纯乙醇混合液(体积比为1:2.3)，30°C、220rpm振荡提取3小时后，8000rpm下离心lOmin，收集含油混合溶剂。向一次提取后的藻渣中加入7mL的75%乙醇和正己烧混合溶剂(体积比为3:1)，30°C、220rpm振荡提取2小时后，8000rpm下离心lOmin，收集含油混合溶剂。向第二次提取后的藻渣中加入7mL的75%乙醇和正己烷混合溶剂(体积比为3:1)，30°C、220rpm振荡提取I小时后，8000rpm下离心lOmin，收集含油混合溶剂。合并三次含油混合溶剂后脱溶，得出油脂提取率为80.8%。
[0030]实施例4
[0031]称取湿重为0.9g(含水量为66.7%，初始总脂含量24.2% )的小球藻，加入9.4mL的正己烧和分析纯乙醇混合液(体积比为4:1)，30°C、220rpm振荡提取3小时后，8000rpm下离心lOmin，收集含油混合溶剂。向一次提取后的藻渣中加入1mL的75%乙醇和正己烷混合溶剂(体积比为1:3)，30°C、220rpm振荡提取2小时后，8000rpm下离心lOmin，收集含油混合溶剂。向第二次提取后的藻渣中加入1mL的75%乙醇和正己烷混合溶剂(体积比为1:3)，30°C、220rpm振荡提取I小时后，8000rpm下离心lOmin，收集含油混合溶剂。合并三次含油混合溶剂后脱溶，得出油脂提取率为74.8%。
[0032]以上的实施例中，将所用产油微生物替换为葡萄球藻、栅藻、杜氏藻、拟微绿球藻、粘红酵母以及海洋红酵母，重复上述实验，所得结果相似。
【主权项】
1.一种温和高效提取微生物油脂的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将发酵后的产油微生物通过分离系统，得到含水量为65%?90%的湿菌体； (2)向步骤(I)的湿菌体中加入正己烷和乙醇的混合溶剂，恒温提取一段时间，然后进行固液分离，得到含油混合溶剂a和菌柏； (3)向步骤(2)所得菌柏中加入正己烷和一定浓度的乙醇，恒温提取一段时间，再次固液分离后收集含油混合溶剂b和菌柏； (4)合并上述含油混合溶剂a和b;然后脱溶得到微生物油脂。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于，在步骤(3)和(4)之间还包括以下步骤:步骤(3)中固液分离后得到的菌柏中加入正己烷和一定浓度的乙醇，恒温提取一段时间后固液分离得到含油混合溶剂c，将其与含油混合溶剂a和b合并。
3.按照权利要求1的方法，其特征在于，产油微生物为小球藻、葡萄球藻、栅藻、杜氏藻、拟微绿球藻、粘红酵母、海洋红酵母中的一种或几种。
4.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤(2)中产油微生物的湿菌体与正己烷和乙醇的混合溶剂的料液比(g/mL)为1: (3?12)。
5.按照权利要求1的方法，其特征在于，在步骤(2)中，混合溶剂中正己烷和乙醇的体积比为1:2?4:1。
6.按照权利要求1或2的方法，其特征在于，一定浓度的乙醇为体积百分含量为70%?80% (v/v)乙醇水溶液。
7.按照权利要求1或2的方法，其特征在于，菌柏与正己烷和一定浓度乙醇的混合液的料液比(g/mL)为1:5?1:35。
8.按照权利要求1或2的方法，其特征在于，正己烷和一定浓度的乙醇的混合液中正己烷和一定浓度乙醇的体积比为1:3?3:1。
9.按照权利要求1或2的方法，其特征在于，所述提取，温度为25°C?30°C，提取时间均为I?3小时，为振荡提取。
10.按照权利要求1的方法，其特征在于，分离时采用的系统为离心机。
【专利摘要】本发明提供一种温和高效提取微生物油脂的方法，属于油脂提取领域。包括下述步骤：将发酵后的产油微生物通过分离系统，得到含水量为65％～90％的湿菌体；向湿菌体中加入正己烷和乙醇的混合溶剂，恒温提取一定的时间；固液分离后收集含油混合溶剂a，向菌粕中加入正己烷和一定浓度的乙醇，恒温提取一定的时间；再次固液分离后收集含油混合溶剂b，合并含油混合溶剂a、b；混合油脱溶得到微生物油脂。根据本发明的方法，利用低毒有机溶剂混合物，可以实现微生物油脂的高效提取；提取过程无需加热，节约能耗的同时保证油脂品质；工艺简单，易于实现规模化生产。
【IPC分类】C11B1-10
【公开号】CN104531342
【申请号】CN201410797861
【发明人】张栩, 李雅, 赵文欢, 谭天伟
【申请人】北京化工大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月18日