专利名称：一种微生物油脂的提取及精炼方法
技术领域：
本发明涉及一种微生物油脂的提取及精炼方法。
背景技术：
长链多不饱和脂肪酸与人类的营养息息相关。虽然成人能通过前体合成花生四烯酸和二十二碳六烯酸等长链不饱和脂肪酸，但对于婴幼儿来说，其合成能力尚有所欠缺，因此需要及时补充花生四烯酸和二十二碳六烯酸等长链不饱和脂肪酸，以促使婴幼儿大脑及视网膜的发育。为此，世界粮农组织和世界卫生组织联合委员会提出在婴儿配方奶粉中添加花生四烯酸和二十二碳六烯酸。
目前对微生物油脂浸出提取的方法很多，包括公开号为CN101133144A的中国专利中提到的混合植物种子进行压榨的方法，由于微生物细胞是单个细胞，个体承压能力极强，仅仅靠压榨是很难将微生物细胞内的微生物油脂压榨出来，因此该专利后期使用溶剂浸出工艺，但其操作流程过于复杂，同时加入了植物种子，降低了微生物油脂中多不饱和脂肪酸的含量；公开号为CN1447860A的中国专利中提出将微生物细胞收集后通过酶促技术溶解细胞壁后分离出微生物油脂，该方法虽然可以不使用溶剂，但是其提取效果不容乐观； CN1279154C中提到使用二氧化碳超临界萃取技术萃取微生物油脂，而目前对于超临界萃取技术在实验室应用的报道较多，但可以应用于工业生产的还不多见。
除此，目前还没有专门针对微生物油脂精炼技术的研究。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种工业生产上行之有效、可有效降低油脂中危害物含量的微生物油脂的提取及精炼方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为
—种微生物油脂的提取及精炼方法，其特征在于它包括以下步骤
(I)发酵液后处理
(I. I)微生物灭活在发酵结束后，将发酵液进行高温瞬时灭活处理；
(1.2)菌液分离控制发酵液的温度不高于50°C，通过板框分离发酵液，收集并粉碎滤饼即湿菌体；
(I. 3)干燥对湿菌体进行干燥，得到干菌体；
(2)微生物油脂提取
(2. I)在萃取温度不高于60°C的温度条件下使用己烷、乙醚、石油醚、乙醇、丙酮中的一种从干菌体中萃取微生物油脂，得到混合油；
(2. 2)将萃取得到的混合油降温至-10 10°C，过滤除去混合油中的杂质及胶质， 然后将过滤得到的的混合油在不高于60°C的温度条件下真空脱溶，得到毛油，真空脱溶后萃取剂的残留量优选< 5000ppm即5000mg/kg ；
(3)精炼
(3. I)碱炼在毛油中加入有机溶剂正己烷、石油醚或乙醚，然后进行碱炼，中和油脂中的游离脂肪酸，并除去皂脚，再在不高于60°C的温度条件下真空脱溶，真空脱溶后有机溶剂的残留量彡5000ppm即5000mg/kg ；
(3. 2)去除危害物在步骤(3. I)碱炼后的体系中先加入活性白土进行脱色，然后加入二氧化硅和活性炭对危害物进行吸附，再过滤除去活性白土、二氧化硅和活性炭；
(3. 3) 180 190°C脱臭，得到成品油。
按上述方案，所述步骤(I. I)的灭活温度为122±2°C，灭活时间< 20s。
按上述方案，所述步骤(I. 3)采用沸腾干燥塔并控制进风温度为70 80°C进行， 干燥后干菌体中的水分含量不高于8wt %。
按上述方案，所述步骤(2. I)的萃取剂优选为胶质不溶的丙酮，萃取采用多次重复萃取方式，萃取重复次数为5 10次，萃取剂的体积用量和干菌体的重量比为O. 5 5 : lmL/g0
按上述方案，所述步骤(3. I)的有机溶剂优选为正己烷，正己烷和毛油的体积比为I : I 5。
按上述方案，所述步骤(3. I)中碱炼所用的碱液为氢氧化钠溶液。
按上述方案，所述步骤(3. 2)中活性白土的加入量为毛油的2 5wt%，二氧化硅的加入量为毛油的O. 5 3wt%，活性炭的加入量为毛油的O. I Iwt ;所述的脱色或吸附为在50±2°C和低于IOOOpa的绝压条件下，以50 70转/min的搅拌速率搅拌30min以上。
按上述方案，所述步骤(3. 2)中活性白土的加入量为毛油的3 4wt%，二氧化硅的加入量为毛油的O. 7 Iwt %，活性炭的加入量为毛油的O. 3 O. 5wt%。
按上述方案，所述的步骤(3. 3)中真空度为绝压彡300pa，每批脱臭量彡120kg, 脱臭时间为30±5min，脱臭蒸汽使用量为O. 9 I. Ikg蒸汽/kg油脂，脱臭升温时间和降温时间均< 30min。
本发明的有益效果
I、在发酵结束后将发酵液使用高温瞬时灭活，可有效控制发酵后处理过程中发酵条件的变化而可能出现的异常发酵；
2、采用胶质难溶的萃取剂进行萃取，然后通过低温过滤可有效去除毛油中的杂质和胶质，从而在后续精炼过程中省去脱胶工艺，避免了高温水化脱胶过程中油脂的氧化变质；
3、采用吸附剂吸附去除危害物，可有效地将油脂中的危害物含量降至极低水平；
4、该方法中步骤(I. 2)、(I. 3)、(2. I)、(2. 2)、(3. I)和(3. 2)均低温进行，从而可防止微生物细胞内微生物油脂的氧化；
5、低温小批量脱臭，有效防止了油脂中异构体如反式脂肪酸的产生；具体实施方式
实施例I
前发酵
I原始菌株的活化将使用安倍管保存的高山被孢霉菌株接种到PDA斜面培养基上，在28 ± I °C下培养8天，选取菌丝和孢子生长旺盛的PDA培养基平板，取下培养基上的菌丝和孢子，用无菌水制成孢子悬液；
2种子培养将孢子悬液接种于摇瓶培养基中，在28±1°C下振摇培养48h,摇床振摇转速为200±20转/分钟，液体培养基中主要原料组分的质量百分比为葡萄糖4%、蛋白胨I %、酵母浸膏3%、基质蒸馏水，pH值为7. 2 ；
3种子扩大培养最终发酵罐体积为50m3，因此选取种子罐分别为10m3、lm3，将 1.5L步骤(2)的摇瓶种子发酵液接种到Im3的种子扩大发酵罐中，种子培养基中主要原料组分的质量百分比分别为葡萄糖6%、酵母粉I. 3%、食用油O. 15%、市政自来水，自然 pH值，空气量根据需要控制在O. 8 I. 0m3/m3发酵液/min，罐内压力控制在O. 17MPa，在 30±2°C培养24h，发酵罐中发酵液的菌浓为25% (体积比)，将该种子发酵液接种入IOm3 的种子扩大发酵罐进行第二次扩大培养，该种子扩大发酵罐中种子培养基主要原料组分的质量百分比为葡萄糖5 %、酵母粉2 %、食用油O. 2 %、市政自来水，自然pH值，空气量根据需要控制在O. 8 I. OmVm3发酵液/min，罐内压力控制在O. 19MPa，搅拌速度控制为55转 /min，发酵培养28h后，发酵罐中发酵液的菌浓为30% ；
(4)将步骤(3)的第二次种子扩大培养液接种到50m3的发酵罐中进行初始发酵， 该发酵罐中发酵培养基的主要原料组分按质量百分比计为葡萄糖4. 6%、酵母粉I. 5%、市政自来水，用氢氧化钠溶液调节pH值为6. 23，配料体积25m3 ;发酵温度控制在30±2°C、pH 值自然变化、空气量需要控制在O. 8 I. OmVm3发酵液/min，罐内压力在O. 25MPa，搅拌速度60转/min，在该初始发酵过程中控制葡萄糖含量在3 3. 5wt%，当发酵液中葡萄糖含量低于3wt%，开始流加浓度在10 30wt%的无菌葡萄糖溶液至葡萄糖含量达到3. 5wt% 时终止；并在发酵初始的16h内根据泡沫产生情况加入食用油，食用油加入量按体积百分数计为发酵液体积的O. I O. 3wt% ；
初始发酵工艺控制见下表I :
表I
时间接种后8h16h24h32h40h48h菌浓％ (体积比)O10283240————干菌体总油wt%O2228.332.134.538.545补糖后发酵液残糖Wt%4.63.13.13.63.53.353.2pH6.235.835.965.845.85.715.91加植物油流加植物油补糖根据发酵液中葡萄糖的含量补加浓度为 20wt%的无菌葡萄糖溶液
注当菌浓达到40% (体积比)时，发酵液中的微生物细胞数已达到要求，下一步则是细胞转化积累油脂的阶段，菌浓变化不是很大，则无需再对菌浓继续进行检测。
当发酵培养至菌浓达到40% (体积比)，干菌体总油达到40wt%，初始发酵过程结5束；
后发酵阶段使用发酵罐外循环换热系统，将上述初始发酵的发酵液温度在24h 内降至25±2°C，同时在此过程中加入O. 01 O. 02% (重量百分数)的无菌氨水，调节pH 值至8. 25，并使用发酵罐内盘管换热器维持发酵液温度在25±2°C，空气量根据要求控制在I. O I. 5m3/m3发酵液/min,罐内压力在O. 25MPa,继续发酵,在发酵过程中控制葡萄糖含量在I. O I. 5wt%,当葡萄糖含量低于I. Owt %时开始流加浓度为10 30wt%的无菌葡萄糖溶液至葡萄糖含量达到I. 5被％时终止，当花生四烯酸的含量高于40被％后停止补糖
后发酵工艺控制见下表2
表权利要求
1 一种微生物油脂的提取及精炼方法，其特征在于它包括以下步骤(1)发酵液后处理(I. I)微生物灭活在发酵结束后，将发酵液进行高温瞬时灭活处理；(I. 2)菌液分离控制发酵液的温度不高于50°C，通过板框分离发酵液，收集并粉碎滤饼即湿菌体；(1.3)干燥对湿菌体进行干燥，得到干菌体；(2)微生物油脂提取(2. I)在萃取温度不高于60°C的温度条件下使用己烷、乙醚、石油醚、乙醇、丙酮中的一种从干菌体中萃取微生物油脂，得到混合油；(2. 2)将萃取得到的混合油降温至-10 10°C，过滤除去混合油中的杂质及胶质，然后将过滤得到的的混合油在不高于60°C的温度条件下真空脱溶，得到毛油；(3)精炼(3. I)碱炼在毛油中加入有机溶剂正己烷、石油醚或乙醚，然后进行碱炼，中和油脂中的游离脂肪酸，并除去皂脚，再在不高于60°C的温度条件下真空脱溶；(3. 2)去除危害物在步骤(3. I)碱炼后的体系中先加入活性白土进行脱色，然后加入二氧化硅和活性炭对危害物进行吸附，再过滤除去活性白土、二氧化硅和活性炭；(3. 3) 180 190°C脱臭，得到成品油。
2.根据权利要求I所述的微生物油脂的提取及精炼方法，其特征在于所述步骤(I.O 的灭活温度为122±2°C，灭活时间< 20s。
3.根据权利要求I所述的微生物油脂的提取及精炼方法，其特征在于所述步骤(I.3) 采用沸腾干燥塔并控制进风温度为70 80°C进行，干燥后干菌体中的水分含量不高于 8wt%。
4.根据权利要求I所述的微生物油脂的提取及精炼方法，其特征在于所述步骤(2.I) 的萃取剂优选为丙酮，萃取采用多次重复萃取方式，萃取重复次数为5 10次，萃取剂的体积用量和干菌体的重量比为O. 5 5 :1 mL/g。
5.根据权利要求I所述的微生物油脂的提取及精炼方法，其特征在于所述步骤(3.I) 的有机溶剂优选为正己烷，正己烷和毛油的体积比为I :1 5。
6.根据权利要求I所述的微生物油脂的提取及精炼方法，其特征在于所述步骤(3.I) 中碱炼所用的碱液为氢氧化钠溶液。
7.根据权利要求I所述的微生物油脂的提取及精炼方法，其特征在于所述步骤(3.2) 中活性白土的加入量为毛油的2 5wt%，二氧化硅的加入量为毛油的O. 5 3wt%，活性炭的加入量为毛油的O. I Iwt ;所述的脱色或吸附为在50±2°C和低于IOOOpa的绝压条件下，以50 70转/min的搅拌速率搅拌30min以上。
8.根据权利要求I所述的微生物油脂的提取及精炼方法，其特征在于所述步骤(3.2) 中活性白土的加入量为毛油的3 4wt%，二氧化硅的加入量为毛油的O. 7 lwt%，活性炭的加入量为毛油的O. 3 O. 5wt%。
9.根据权利要求I所述的微生物油脂的提取及精炼方法，其特征在于所述的步骤 (3. 3)中真空度为绝压< 300pa，每批脱臭量< 120kg，脱臭时间为30±5min，脱臭蒸汽使用量为O. 9 I. I kg蒸汽/kg油脂，脱臭升温时间和降温时间均彡30min。
全文摘要
本发明涉及一种微生物油脂的提取及精炼方法。其特征在于它包括以下步骤(1)发酵液后处理在发酵结束后，将发酵液进行高温瞬时灭活处理；菌液分离得到湿菌体；干燥；(2)微生物油脂提取在萃取温度不高于60℃的温度条件下萃取微生物油脂,得到混合油；降温至-10～10℃，过滤除去混合油中的杂质及胶质，然后真空脱溶，得到毛油；(3)精炼碱炼；在碱炼后的体系中先加入活性白土进行脱色，然后加入二氧化硅和活性炭对危害物进行吸附，再过滤除去活性白土、二氧化硅和活性炭；180～190℃脱臭，得到成品油。其是一种适用于微生物油脂的在工业生产上行之有效、可有效降低油脂中危害物含量的提取及精炼方法。
文档编号C11B1/10GK102925280SQ20111022815
公开日2013年2月13日 申请日期2011年8月10日 优先权日2011年8月10日
发明者唐孝鹏, 汪志明, 周强, 刘宏荣 申请人:嘉必优生物工程(湖北)有限公司