專利名稱：獲取藻類提取物的方法和這些提取物的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理藻類的方法以及用所述方法處理得到的提取物的用途。
背景技術(shù)：
藻類是通過光合作用生存的生物，其生命周期在水生環(huán)境中進行。其具有所有能 將其相對于陸地植物加以識別和區(qū)分的共同特征，但是也存在許多種類。水生藻類一般分為兩大類原核生物和真核生物。它們也可以分為三類海藻、微 藻和硅藻。藻類細胞可能是裸露的，或被完全和剛性的細胞壁很好地保護起來，或被不完全 的壁或一系列鱗、片或帶狀物覆蓋。細胞壁由兩種成分組成無定形成分，其構(gòu)成基質(zhì)，在其 中嵌入原纖維成分。無定形成分主要由糖類構(gòu)成，而原纖維成分形成了細胞壁的剛性結(jié)構(gòu)， 一般由纖維素構(gòu)成。海藻是已知的，在不同領(lǐng)域中利用其各種特性，如在人類或動物食品、農(nóng)業(yè)、藥理 學(xué)、美容等。藻類的選擇是基于所研究的性能或分子和預(yù)期的應(yīng)用領(lǐng)域。有些藻類富含碘 和纖維，用于減肥食物的補充劑。其他的一些具有值得關(guān)注的感官特性并用于食品生產(chǎn)中。還已知，藻類含有已知對有健康有益作用的許多化合物。最近還建議，藻類作為可再生能源(A look back at the US Department of energy's Aquatic Species Program-Biodesel from algae_238頁—1998 年禾口 Widescale Biodiesel Production from Algae-Michael BRIGGS-2004 年 8 月)。事實上，有些種類的 藻類比陸生谷物和油料作物更能生產(chǎn)生物量。它們能生產(chǎn)脂類、生物燃料脂肪酯來源和/ 或用于汽油的生物乙醇的糖源。另一方面，其在商業(yè)和農(nóng)業(yè)方面還沒有與油料作物和糧食 作物競爭的優(yōu)勢。因此，人們尋求從藻類生物中提取分子的方法，特別是蛋白質(zhì)、多糖、脂類組分，而 且還包括多酚、維生素、胡蘿卜素價值更高的小成分。但是，由于多種原因，從藻類生物提取分子困難并且生產(chǎn)費用昂貴。事實上，藻類是高度水合的有機體，現(xiàn)有的提取過程往往涉及到干燥藻類生物的 步驟，這一過程需要大量能源并且耗費巨大。此外，藻類的單細胞結(jié)構(gòu)要求破碎細胞壁的步驟用于釋放其含有的不同組分。然 而，這一步是很難實現(xiàn)的，一方面是由于滲透壓沖擊、溫度、微波和/或化學(xué)溶劑形式的外 加刺激使細胞膜內(nèi)在阻力提高，另一方面是由于防衛(wèi)機制，被處理的活的藻類生物體對這 些刺激產(chǎn)生反應(yīng)，例如合成大分子糖類、膜剛性化等。最后，藻類具有的化學(xué)和生化成分太復(fù)雜。藻類的不同類的化合物相互進行密切 的物理化學(xué)作用，由于細胞膜破裂，釋放這些化合物，以及將其分離，導(dǎo)致形成穩(wěn)定的凝膠 或乳液，使其提純變得復(fù)雜。此外，現(xiàn)有的方法需要使用危害環(huán)境的有毒溶劑或石化來源的化合物。作為一個 例子可以舉出美國申請US-5，951，875，其描述了一種處理藻類提取類胡蘿卜素的方法，使用了溶解氣體和化學(xué)溶劑。還已知申請GB-319333涉及一種用于提取藻類的色素、鹽和脂 肪體的方法，其在加壓下使用易燃的石油化學(xué)溶劑進行。此外，不可能像其它材料那樣在壓榨機中進行從藻類生物的產(chǎn)品提取，因為水合 的藻類僅具有非常低的機械強度。這些不同的限制使目前的獲得藻類提取物的方法效率低下，無利可圖，難以工業(yè) 化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是要克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種有效的處理藻類的方法， 其可以回收所有有價值的產(chǎn)品，不使用有毒溶劑，防止目標(biāo)化合物氧化或變性的風(fēng)險，并可 以工業(yè)規(guī)模實施。為此，發(fā)明提供了一種獲取藻類提取物的方法，至少包括以下步驟a)預(yù)處理藻類樣品，b)快速加熱預(yù)處理過的藻類樣品，c)對b)得到的產(chǎn)品施加大于或等于1巴的壓力，d)瞬時降壓至小于或等于1巴，和e)以液體、固體和/或氣體形式回收d)得到的產(chǎn)品。獲得的提取物可根據(jù)被處理藻類樣品的性質(zhì)和回收的產(chǎn)品的性質(zhì)用于不同的領(lǐng) 域。例如，其可用于藥物、化妝品或食品，用于農(nóng)產(chǎn)品或水產(chǎn)品，或還可用于能源生產(chǎn)?，F(xiàn)詳細描述本發(fā)明。本發(fā)明涉及一種處理海藻樣品的方法，至少包括以下步驟a)預(yù)處理，b)快速加熱，c)對b)得到的產(chǎn)品施加大于或等于1巴的壓力，d)瞬間降壓至小于等于1巴，和e)以液體、固體和/或氣體形式回收d)得到的產(chǎn)品。關(guān)于藻類樣品，是指一種或多種藻或一種或多種衍生自藻的產(chǎn)品(藻類的廢料或 副產(chǎn)品)，藻類均來自水環(huán)境(海洋、源自海洋的排放、瀉湖、湖泊、池塘、河流等)、養(yǎng)殖池塘 或培養(yǎng)藻類的光-生物反應(yīng)器。優(yōu)選微藻或硅藻。更優(yōu)選屬于綠藻、藍藻或Chysophyceae類的藻類。還更優(yōu)選使用的藻選自小球藻(Chlorella)、Botryoccocus粒藻(Botryoccocus braunii)、杜氏鹽藻(Dunaliella salina)、雨生血球藻(Haematococcus pluvialis)、 ft 藻(Scenedesmus) > Odontella aurita> 角叉藻(Chondrus crispus)、Porphyridium cruemtum、螺方寵藻(Spirulina platensis)、三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)、 等鞭藻(Isochrysis sp.)、菱形藻(Nitzschia sp. )、Phaeodactylum tricornotum、 Tretraselmis sueica.。根據(jù)一個實施方案，藻類樣品是水合的藻類生物。步驟a)預(yù)處理，包括離心樣品 用于消除一部分過多的水分。根據(jù)另一個實施方案，藻類樣品為預(yù)先干燥和/或凍干的生物體。在這種情況下，預(yù)處理步驟a)包括在要處理的生物體中注入過熱干燥的或潮濕的蒸汽。步驟b)的加熱溫度優(yōu)選25至150°C，更優(yōu)選60至110°C?？焖偌訜崾侵讣訜徇M 行0. 5-30分鐘。優(yōu)選步驟c)的加熱壓力在1-50巴，尤其是2-10巴，最優(yōu)選4_6巴。施加壓力1_60 分鐘。這可能涉及到與加熱蒸發(fā)水相關(guān)的自生壓力或添加例如氮氣的惰性氣體導(dǎo)致的升壓。同樣地，步驟d)的壓力真空為0.01-1000毫巴，優(yōu)選1-100毫巴。根據(jù)本發(fā)明的方法還可以包括將鹽溶液加入到之前加熱步驟b)的生物體的步
馬聚ο為了進一步提高方法的效率，加熱步驟b)、加壓步驟C)和降壓步驟d)可能會連續(xù)
重復(fù)多次。當(dāng)實施發(fā)明的方法時，通過最初的加熱和瞬時降壓的聯(lián)合作用，被處理的藻生物 體的細胞內(nèi)所含的水蒸發(fā)，促使?jié)B透壓急劇增加，直接導(dǎo)致細胞破碎。然后將該藻類分離成 不同的部分-固體部分，含有蛋白質(zhì)、多糖和不溶性纖維(纖維素、淀粉、藻酸鹽等)，-液體部分，含脂類和殘余的水，-氣體部分，含有揮發(fā)性化合物和可凝結(jié)水的蒸汽。根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟e)包括回收這些不同的部分。獲得的氣體產(chǎn)物可通過冷凝回收。然后，其可就這樣使用，或在處理后使用，例如 提純后使用。并且，回收的水可有利地用于本發(fā)明的方法中產(chǎn)生蒸汽。得到的液體和固體產(chǎn)品優(yōu)選通過離心和/或過濾分離，如果需要進行干燥?；厥盏囊后w部分，或汁液，根據(jù)被處理的藻類樣品的性質(zhì)具有不同的組成。其可能 或多或少地富含脂類、糖類或任何其他化合物，例如色素、類胡蘿卜素、溶解的多酚、維生素 等。步驟e)獲得的液體產(chǎn)品一般根據(jù)已知技術(shù)處理以便將其所含的不同化合物進行分離。過濾后回收的固體部分或多或少富含蛋白質(zhì)、多糖和不溶性纖維和多酚。其也可 以用已知技術(shù)方法處理以分離所含的化合物。根據(jù)本發(fā)明的方法可以回收所有被處理藻類樣品中所含的有價值的物質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明得到的回收的提取物尤其可作為碳氫燃料能源生產(chǎn)(生物乙醇或生 態(tài)燃料脂肪酯的生產(chǎn))，作為肥料用于農(nóng)業(yè)，作為營養(yǎng)物質(zhì)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖，或還可用于人或 動物食品、藥物或化妝品中。與現(xiàn)有的藻類提取物相比，其有利的是沒有加入化學(xué)劑，因此 效率更好，毒性更低。有利地，根據(jù)本發(fā)明獲得藻類提取物產(chǎn)品的方法在目標(biāo)物質(zhì)提取前不需要預(yù)干燥 藻類樣品。也不需要使用有毒溶劑或石化來源的化合物，并確保藻類物質(zhì)不變質(zhì)，尤其是防 止要提取產(chǎn)品的氧化或變性風(fēng)險。并且，根據(jù)本發(fā)明的方法不產(chǎn)生任何廢物，加料的主要部分和用過的副產(chǎn)物是可 循環(huán)使用的。根據(jù)另一個優(yōu)點，所述方法可以半連續(xù)的方式以工業(yè)規(guī)模實施。
具體實施例方式本發(fā)明可以通過一個從小球藻(Chlorella Vulgaris)中提取藻類提取物產(chǎn)品方 法的非限制性實施例詳細說明。步驟a)離心小球藻微藻樣品以獲得約20%質(zhì)量的干生物質(zhì)。同時，根據(jù)本發(fā)明的方法，將一部份的離心的生物質(zhì)凍干以確定其基本組成，如下 表所示
權(quán)利要求
1.一種獲取藻類提取物的方法，其特征在于至少包括以下步驟a)預(yù)處理藻類樣品，b)快速加熱預(yù)處理過的藻類樣品，c)對b)得到的產(chǎn)品施加大于或等于1巴的壓力，d)瞬時降壓至小于或等于1巴，和e)以液體、固體和/或氣體形式回收d)得到的產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的獲得藻類提取物的方法，其特征在于步驟a)包括將水合的藻類生 物體離心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的獲得藻類提取物的方法，其特征在于步驟a)包括在干燥的和/或 凍干的藻類生物體中注入干或濕蒸汽。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的獲取藻類提取物的方法，其特征在于步驟b)的加 熱溫度為25至150°C。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的獲取藻類提取物的方法，其特征在于步驟c)的壓 力為1-50巴。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的獲取藻類提取物的方法，其特征在于步驟d)的瞬 間降壓在0. 01-1000毫巴的壓力進行。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的獲取藻類提取物的方法，其特征在于在加熱步驟之 前，還包括在預(yù)處理之前或之后的藻類樣品中加入鹽溶液的步驟。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的獲取藻類提取物的方法，其特征在于在步驟e)前， 步驟b)、c)和d)連續(xù)重復(fù)多次。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的獲取藻類提取物的方法，其特征在于步驟e)氣體 產(chǎn)品的回收通過冷凝進行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的獲取藻類提取物的方法，其特征在于步驟e)液體 產(chǎn)品回收是通過離心和/或過濾分離液體和固體相進行。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的獲取藻類提取物的方法，其特征在于步驟e)固體 產(chǎn)品回收是通過離心和/或過濾分離液體和固體相進行。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的獲取藻類提取物的方法，其特征在于包括一個或 多個處理步驟e)回收的產(chǎn)物的步驟。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的獲取藻類提取物的方法，其特征在于藻類樣品是 微藻或硅藻。
14.至少一種根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述方法獲得的藻類提取物在食品、化妝品或 藥品中的應(yīng)用。
15.至少一種根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項所述方法獲得的藻類提取物在生物乙醇環(huán)保 燃料的生產(chǎn)中的應(yīng)用。
16.至少一種根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項所述方法獲得的藻類提取物在環(huán)保染料脂肪 酸酯的生產(chǎn)中的應(yīng)用。
17.至少一種根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項所述方法獲得的藻類提取物作為農(nóng)業(yè)肥料或 水產(chǎn)養(yǎng)殖營養(yǎng)成分的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種獲取藻類提取物的方法，其特征在于至少包括以下步驟a)預(yù)處理藻類樣品，b)快速加熱預(yù)處理過的藻類樣品，c)對b)得到的產(chǎn)品施加大于或等于1巴的壓力，d)瞬時降壓至小于或等于1巴，和e)以液體、固體和/或氣體形式收回d)得到的產(chǎn)品。本發(fā)明還包括通過所述方法得到的藻類提取物的用途。
文檔編號C05F11/00GK102131916SQ200980128909
公開日2011年7月20日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月18日
發(fā)明者安托萬·皮奇里利 申請人:普瓦圖-夏朗德瓦拉格羅可再生碳公司