专利名称：一种最佳化快速溶剂萃取处理提高微藻油脂萃取量的方法
技术领域：
本发明涉及一种从生物材料样品萃取油脂的快速方法，具体是属于最佳化加速溶剂萃取处理提高微藻油脂萃取率的技术领域。
背景技术：
微藻是体积微小、结构简单、生长繁殖快的单细胞藻类，目前已知的微藻种类达10 多万种，各种不同类型的微藻具有特定的生物学和生态学特性，它们能通过细胞内发生的各种生物化学反应和代谢途径，合成许多具有独特结构和特异功能的高价值细胞活性物， 例如肽类物，蛋白质，脂肪酸，多糖，天然色素，维生素等，因此，微藻被广泛开发应用在食品、医药、化妆品，基因工程、生物质燃料，水产养殖，环境保护等行业领域，具有良好的开发应用前景。从微藻中分离提取、纯化天然活性物，是实现藻类高值化利用的重要途径。自20世纪70年代爆发了石油危机后，人类开始寻找可再生能源。在化石燃料日益枯竭、环境污染逐渐威胁人类生存的今天，清洁的可再生能源的开发已成为各国研发的战略方向和重点[5]。微藻具有生物量大、生长周期短、易培养、油脂含量高等优点。通过调控扩增培养微藻并采收生物量，提取微藻油脂，再进一步通过转酯化反应，可制备出具有良好燃性和环保特性的生物燃油，因此，微藻是产生可再生性绿色清洁能源的良好生物质材料。另一方面，微藻油脂中含有对人体健康有益的各种多不饱和脂肪酸 (polyunsaturated fatty acid, PUFA)，例如亚麻酸，二十二碳六炼酸(docosahexaenoic acid, DHA)和二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid, EPA)。多不饱和脂肪酸在营养和医学领域的重要作用，已日益引起人们的广泛关注，特别是二十二碳六烯酸和二十碳五烯酸， 研究表明它们具有许多重要的生理功能，如改善大脑记忆能力，维持正常视力，防治心脏疾病、动脉硬化、风湿关节炎、哮喘和糖尿病，降血脂、抗血液凝集、抗炎、抗癌及免疫调节等作用，因此已成为研究开发的热点。传统上深海鱼油是EPA及DHA等多不饱和脂肪酸的主要来源，但是从鱼油中提取的多不饱和脂肪酸存在腥臭味，且后处理过程要经油水分离、浓缩、蒸馏、精制、脱臭等步骤，工艺复杂，产品价格昂贵te]。微藻具有合成EPA和DHA等不饱和脂肪酸的能力，藻体内 EPA和DHA的相对含量远远高于鱼油中的含量，而且从藻细胞中提取的PUFA产品没有腥臭味，不含胆固醇成分，避免了服用鱼油胶囊时摄入大量胆固醇的缺点。在某些藻类中分别含有较高含量的EPA和DHA，减少了 EPA和DHA在单一提取过程中的相互干扰。此外，有些藻类可以直接食用，避免了提纯过程中的氧化分解。因此，利用微藻生产EPA和DHA具有良好的前景。不论是利用微藻制备生物燃油或提取纯化含有的多不饱和脂肪酸，首先应提取微藻的油脂成分，然后进一步采用相关的程序，制备出目标产物，因此，寻求操作快速简便、萃取完全、效率高的方法，是开发利用微藻油脂的关键。微藻细胞个体小，通常细胞壁较厚实， 提取油脂成分较困难，需要采用特殊有效的萃取方法才能达到萃取高的效果。分离提取生物样品的油脂组分，传统上采用的技术和方法有索氏提取法、有机溶剂法、酸热法等。虽然这些方法比较简便易行，但通常分离提取的过程耗时长，例如索氏提取法往往需数小时，而对于油脂萃取困难的微藻样品，需要操作十几小时才能完成萃取过程，而且萃取率低。而且这些传统的油脂提取方法存在一个要害问题，即萃取过程中要耗用大量有毒害作用的有机溶剂，这不仅造成分析成本高，而且有机溶剂容易损害人体健康并产生环境污染。除此以外，微波消解法、超声波萃取法和超临界萃取法等，目前也应用于生物样品的油脂组分的分离提取。虽然这些技术方法在一定程度上缩短了分离提取的时间并能提高一定程度的萃取效率，但使用这些技术方法分离提取生物样品油脂的过程中仍然存在需要耗用较多量有机溶剂的问题，而且也同时产生另外一些问题，例如某些微藻种类采用超声波萃取法萃取油脂的效率很低，甚至无法萃取出细胞的油脂。超临界流体萃取法 (SFE)常常需要一种共溶剂，而且其应用范围较窄，操作人员需要有较高的超作技能才能得到可靠的结果。因此，对于特殊生物样品的微藻，需要寻求和建立一种简便、快速、有效的油脂萃取技术和方法。ASE (Accelerated Solvent Extraction)快速溶剂萃取法是一种先进的溶剂萃取技术，其原理是利用提高温度和增加压力来加速传统的萃取处理、提高油脂萃取的效率，使用常规的溶剂对固体或半固体样品进行萃取，通过建立最佳化的加速溶剂萃取处理条件， 可以达到充分缩短萃取的时间，并达到明显降低萃取溶剂的使用量以及提高油脂萃取的效率的效果，特别适用于微藻油脂的高效萃取.
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是针对上面所述的背景技术，通过正交实验设计方案，确定加速溶剂萃取微藻油脂的最佳萃取溶剂、萃取温度、萃取时间和萃取循环次数，探寻出有效萃取微藻油脂的方法。迄今为止，尚无采用最佳化加速溶剂萃取处理，提高微藻油脂萃取率的相关报道。本发明采用的研究材料和方法微藻细胞在适宜的培养条件下扩增培养，采收藻细胞，藻液离心浓缩，再经过冷冻干燥处理，得到可用于微藻油脂含量分析的微藻细胞干品。取一定量干重的微藻细胞干品， 在萃取压力为1500psi下，进行加速溶剂萃取(ASE)处理，所得到的萃取液经过旋转蒸发仪挥发除去溶剂，得到微藻细胞油脂的重量，微藻细胞油脂含量(％)=微藻细胞油脂重量/ 微藻细胞干品重量。考察不同的萃取溶剂、萃取温度、萃取时间和萃取循环次数条件对微藻细胞油脂萃取的影响，确定出最佳的微藻细胞油脂萃取条件。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为采用了五水平四因素的正交实验设计(正交表L25 (56))，同时运用方差分析方法， 考察主效应因子(萃取溶剂、萃取温度、萃取时间和萃取循环次数)对微藻油脂萃取的影响，分析这些主效应因子对微藻油脂萃取影响大小的顺序以及确定出最佳化的萃取条件。 以下是实验设计、实验结果及分析。表一、加速溶剂萃取(ASE)处理实验因素水平表
权利要求
1.一种最佳化快速溶剂萃取处理提高微藻油脂萃取量的方法，其特征是通过采用最佳化快速溶剂萃取处理的条件，包括萃取溶剂，萃取温度、萃取时间、萃取循环次数和萃取压力，达到快速、高效萃取微藻油脂的目的。
2.按照权利要求1所述的一种最佳化快速溶剂萃取处理提高微藻油脂萃取量的方法， 其特征是所述的微藻是栅藻、微绿球藻、小球藻、扁藻、盐藻、金藻、角毛藻、褐指藻等微藻， 或是各种微藻的混合物。
3.按照权利要求1所述的一种最佳化快速溶剂萃取处理提高微藻油脂萃取量的方法， 其特征是所述的萃取溶剂为正己烷、氯仿、石油醚、无水乙醇、丙酮等有机溶剂。
4.按照权利要求1所述的一种最佳化快速溶剂萃取处理提高微藻油脂萃取量的方法， 其特征是所述的萃取温度为50-200°C。
5.按照权利要求1所述的一种最佳化快速溶剂萃取处理提高微藻油脂萃取量的方法， 其特征是所述的萃取时间为5-25分钟。
6.按照权利要求1所述的一种最佳化快速溶剂萃取处理提高微藻油脂萃取量的方法， 其特征是所述的萃取循环次数为1-6。
7.按照权利要求1所述的一种最佳化快速溶剂萃取处理提高微藻油脂萃取量的方法， 其特征是所述的萃取压力为1500-1750psi。
全文摘要
本发明涉及采用最佳化加速溶剂萃取处理条件提高微藻油脂萃取量的方法。本发明通过正交实验设计方案，确定加速溶剂萃取微藻油脂的最佳萃取溶剂、萃取温度、萃取时间和萃取循环次数，达到高效萃取微藻油脂的效果。具体操作过程为微藻细胞培养，离心收集浓缩微藻细胞，经冷冻干燥得到微藻细胞干品。微藻细胞干品用ASE100加速溶剂萃取仪萃取微藻油脂，采用L25(56)正交实验设计方案得到微藻油脂萃取的最佳条件，在最佳化萃取处理条件下，所获得的微藻油脂萃取率可比常规的索氏萃取法高39.08-47.09％。本发明采用的方法，具有设备简单、操作简便、油脂萃取速度快，萃取率高等优点。
文档编号C11B1/10GK102277230SQ20101020118
公开日2011年12月14日 申请日期2010年6月13日 优先权日2010年6月13日
发明者林汝榕, 林锡煌, 柯秀蓉, 蔡文旋, 邢炳鹏 申请人:国家海洋局第三海洋研究所