一种微藻油脂的提取方法

文档序号:8230594阅读:499来源:国知局
一种微藻油脂的提取方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物化工领域,具体地涉及一种微藻油脂的提取方法。
【背景技术】
[0002]微藻指微型藻类,属于水生植物,它们具有分布广泛、生物量大、光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短、生物量收率高等特点。微藻可以利用光合作用反应系统,通过CO2的固定,将光能转化为化学能,以油脂或淀粉等有机物的形式储存在体细胞内,其太阳能转化效率可达到3.5%。微藻是用于生产药品、精细化工品以及新型燃料的潜在资源,随着人类社会资源短缺和环境问题日益严峻,利用微藻进行生物柴油及部分化石能源替代产品的开发,既可以克服石油资源不可再生的缺点,又可以减少CO2的排放,净化废气和污水,已成为目前研究的热点。
[0003]通过微藻进行生物柴油生产是一个复杂的系统工程,涵盖多个技术环节,包括微藻藻种的筛选和培育、微藻的规模培养和诱导产油脂、油脂的收集和加工等几个方面。微藻作为生物柴油原料的研究始于20世纪60年代,近年来,随着生物技术的发展,微藻已经实现了规模化培养,并能够获取高附加值脂肪酸,如二十碳五烯酸(EPA)、花生四烯酸(ARA)、二十二碳六烯酸(DHA)等的重要原料。
[0004]微藻作为一种新型生物质能源,其优势是显而易见的,但是在微藻的利用上,从目前的研究进展来看,还处于起步阶段。目前的研究主要集中在筛选优势藻种、提高油藻生长强度、增加油脂含量等方面,而对提高油脂收率、适合工业化的提取方法方面的研究还很少,但是,对油藻的研究,其最终目的是要面向石油化工领域,解决替代能源的问题,所以探索高效的、适于大规模生产应用的油脂提取方法的研究应该成为今后一个时期研究的方向。
[0005]微藻的油脂含量差别很大,在不同种类,甚至同一种类的不同品系之间也存在较大差别,一些易于规模化培养的藻种,其油脂含量一般占细胞干重的20%?50%,远远低于常规的油料作物,因此一些经典的油脂提取方法不适用于微藻油脂的提取。
[0006]CN201310063435.6公开了一种利用双溶剂体系提取微藻获得提取物的方法,包括如下步骤:将微藻进行离心、收集和喷雾干燥后,加入非极性有机溶剂,如石油醚,并倒入搅拌釜里进行搅拌,再向其中加入极性有机溶剂,如乙醇,进行物质提取。CN200810240949.3公开了一种从微藻中同时提取油脂和蛋白质的方法,该方法以湿藻泥为原料,调节pH值至碱性或弱碱性,通过蒸汽进行微藻细胞的破壁、油脂和蛋白质的溶出,所得微藻溶浆经过滤去除细胞残渣后得到油脂和蛋白混合物,然后利用旋液分离器进行油水分离,获得微藻油脂。因为微藻细胞的比表面积很大,而细胞膜上的磷脂成分含量很高,因此该方法虽然制备工艺简单,但是由于采用了过滤的预处理方式,增加了油脂成分的损失率。CN200910060589.3公开了一种微生物油脂及其短链醇脂肪酸酯的提取方法,主要是利用微波辐射降低培养物含水量,以及在碱性催化剂的作用下部分醇解微生物体内油脂,同时萃取油脂,并经蒸发回收短链醇后得到微生物油脂与短链醇脂肪酸酯的混合物。该方法描述的并不是进行油脂提取,而是化学催化法制备生物柴油的过程,反应中由于存在大量细胞溶解物,成分复杂,副反应较多。

【发明内容】

[0007]针对现有技术的不足,本发明提供一种微藻油脂的提取方法。该方法具有操作过程简单,提取时间短、能耗低,原料预处理简单,微藻油脂收率高等优点。
[0008]本发明的微藻油脂的提取方法,包括如下内容:
(1)将微藻原料与低碳醇混合均匀,然后进行微波处理,将微藻细胞破碎,得到处理后的混合物料;
(2)向步骤(I)得到的物料中加入多羟基聚糖类,混合反应,固液分离,得到液相(低碳醇相和水相);
(3)对步骤(2)得到的液相进行蒸馏提纯,得到微藻油脂,低碳醇可回收循环使用。
[0009]本发明方法中,所述的微藻可以来自于任何具有积累油脂、脂肪酸能力的藻类,如绿藻、硅藻、葡萄藻。
[0010]本发明方法中,所述的微藻原料是通过离心或过滤的方式获得含水率70%?80%的藻泥。
[0011]本发明方法中,所述的低碳醇为CfC6的醇类,如正丁醇、正戊醇或异戊醇的一种或几种混合。低碳醇与微藻藻泥的体积比为1:2?1:10。
[0012]本发明方法中,所述的微波频率为300?3000MHz,微波功率密度为200?1000W/L,微波处理时间为30?120分钟,微波处理温度为50?80°C。
[0013]本发明方法中,所述的多羟基聚糖选自瓜儿胶、黄原胶或羟甲基纤维素等中的一种或几种,多羟基聚糖加入量与微藻藻泥的比例为1:1?1:20 Cm: V,单位为g: ml)。
[0014]本发明方法中,所述的固液分离采用离心的方式进行,离心转数1000?5000rpm,离心时间3?15分钟。
[0015]与现有技术相比,本发明方法具有如下优点:
(I)本发明方法选择C4-C6的醇类作为油脂萃取剂,由于其显著的憎水性及亲油性,从而能够起到良好的油脂萃取效果。同时,外源加入的醇类能够对细胞膜及细胞器内脂类成分起到醇解作用,从而能够提高微藻油脂的收率;同时,C4-C6的醇类沸点都大于100°C,油脂-醇混合物进行精馏的过程中,对极少量的结合水能够起到较好的去除效果,提高了油脂成分的纯度。
[0016](2)本发明方法添加了多羟基聚糖类,其目的是增加了对水相的增稠、固化的效果,从而能够使整个体系能够通过离心的方式进行油相的分离,方法更简单。
[0017](3)本发明方法以藻泥形态的微藻为原料,从而减少了传统方法中微藻干燥的工艺环节,节省了能量消耗,同时减少了石油醚、正己烷等有机相的添加,方法简单,非常适合与工业放大生产。
【具体实施方式】
[0018]下面结合实施例对本发明发法的具体过程及效果进行说明,但不局限于以下实施例。
[0019]实施例1
选取一种小球藻(chlorella vulgaris),经1L罐,培养15天,在微藻培养的后期,根据建立的OD与细胞干重的关系,计算出微藻浓度为1.02g/L (干重计)。
[0020](I)微藻原料预处理:取IL微藻培养液,用NaOH调节微藻培养液pH至12,静置30min。取培养罐底层藻液进行离心,控制离心转数5000rpm,离心时间3min。取藻泥50mL备用。
[0021](2)微藻油脂提取:加入正丁醇20mL,并采用间歇式微波处理,微波频率为2450MHz,设置微波功率为20W,温度设置为50°C,时间为30分钟。
[0022](3)微藻油脂的收集:加入5g瓜儿胶,充分混合后,进行离心,离心转数lOOOrpm,尚心时间15min,提取上层有机相。
[0023](4)油脂提纯:以精馏的方式蒸出正丁醇,从而获得微藻油脂混合物,经计算油脂产出率为22.5%。
[0024]实施例2
选取一种娃藻(Baci I Iar1phyceae ),经20L罐,培养30天,在微藻培养的后期,根据建立的OD与细胞干重的关系,计算出微藻浓度为2.56g/L (干重计)。
[0025](I)微藻原料预处理:取IL微藻培养液,用NaOH调节微藻培养液pH至12,静置30min。取培养罐底层藻液进行离心,离心转数为3000rpm,离心时间15min。取藻泥90mL备用。
[0026](2)微藻油脂提取:加入正戊醇30mL,并采用间歇式微波处理,微波频率为850MHz,设置微波功率为100W,温度设置为60°C,时间为80分钟。
[0027](3)微藻油脂的收集:加入12g羟甲基纤维素,充分混合后,进行离心,离心转数3000rpm,离心时间5min,提取上层有机相。
[0028](4)油脂提纯:以精馏的方式蒸出正戊醇,从而获得微藻油脂混合物,经计算油脂产出率为24.2%。
[0029]实施例3
选取一种葡萄藻(Botryococcus braunii),经10L罐,培养20天,在微藻培养的后期,根据建立的OD与细胞干重的关系,计算出微藻浓度为1.41g/L (干重计)。
[0030](I)微藻原料预处理:取1.5L微藻培养液,用NaOH调节微藻培养液pH至12,静置30min。取培养罐底层藻液进行离心,离心转数为100rpm,离心时间lOmin。取藻泥80mL备用。
[0031](2)微藻油脂提取:加入正戊醇40mL,并采用间歇式微波处理,微波频率为915MHz,设置微波功率为60W,温度设置为80°C,时间为60分钟。
[0032](3)微藻油脂的收集:加入15g黄原胶,充分混合后,进行离心,离心转数5000rpm,尚心时间3min,提取上层有机相。
[0033](4)油脂提纯:以精馏的方式蒸出正戊醇,从而获得微藻油脂混合物,经计算油脂产出率为21.3%ο
[0034]比较例I
藻细胞的收集方法及藻泥用量与实施例1完全相同,首先利用微波对藻泥进行细胞破碎预处理,微波处理条件同实施例1,处理时间为2h,然后加入60ml正己烷进行萃取,萃取温度为65°C,萃取反应时间为2h。最终测得油脂产出率为12.6%
比较例2
取实施例2所使用硅藻干藻粉2.5g,按照索氏提取方法,取30ml甲醇、60ml正己烷,混合均匀后作为萃取相放入索氏提取器中,设置温度60°C,反应时间为2h。最终测得油脂产出率为12.8%ο
【主权项】
1.一种微藻油脂的提取方法,包括如下内容:(1)将微藻原料与低碳醇混合均匀,然后进行微波处理,将微藻细胞破碎,得到处理后的混合物料;向步骤(I)得到的物料中加入多羟基聚糖类,混合反应,固液分离,得到液相;对步骤(2)得到的液相进行蒸馏提纯,得到微藻油脂。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的微藻为具有积累油脂、脂肪酸能力的藻类,选自绿藻、硅藻或葡萄藻中的一种或几种。
3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的微藻原料是通过离心或过滤的方式获得含水率70%?80%的藻泥。
4.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的低碳醇为C4I6的醇类。
5.按照权利要求1或4所述的方法,其特征在于:所述的低碳醇为正丁醇、正戊醇或异戊醇的一种或几种混合。
6.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:低碳醇与微藻藻泥的体积比为1:2?1:10。
7.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的微波频率为300?3000MHz,微波功率密度为200?1000W/L。
8.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:微波处理时间为30?120分钟,微波处理温度为50?80°C。
9.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的多羟基聚糖选自瓜儿胶、黄原胶或羟甲基纤维素等中的一种或几种。
10.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:多羟基聚糖加入量与微藻藻泥的比例为1:1 ?I:20 Cm: V,单位为 g: ml)。
【专利摘要】本发明公开了一种微藻油脂的提取方法,包括如下内容:(1)将微藻原料与低碳醇混合均匀,然后进行微波处理,将微藻细胞破碎,得到处理后的混合物料;(2)向步骤(1)得到的物料中加入多羟基聚糖类,混合反应,固液分离,得到液相(低碳醇相和水相);(3)对步骤(2)得到的液相进行蒸馏提纯,得到微藻油脂,低碳醇可回收循环使用。本发明方法具有操作过程简单,提取时间短、能耗低,原料预处理简单,微藻油脂收率高等优点。
【IPC分类】C11B1-10
【公开号】CN104560375
【申请号】CN201310495737
【发明人】张霖, 廖莎, 姚新武, 樊亚超, 王领民
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月22日
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