一種異養(yǎng)小球藻油脂提取方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種異養(yǎng)小球藻油脂提取方法，1）細(xì)胞破碎：將異養(yǎng)小球藻發(fā)酵液混合均勻后通入壓力為1400bar~1600bar的高壓均質(zhì)機(jī)中進(jìn)行細(xì)胞破碎；2）萃取：向上述破碎后的發(fā)酵液中加入疏水性有機(jī)溶劑對(duì)細(xì)胞破碎液中的油脂成分進(jìn)行萃??；3）制備藻油和回收溶劑：萃取反應(yīng)結(jié)束后，靜置10min~30min，或者通過(guò)離心分離，提取油相，通過(guò)蒸餾的方式可以將油相中的有機(jī)溶劑回收同時(shí)得到油脂。該方法不進(jìn)行濃縮、干燥制粉，不需要進(jìn)行細(xì)胞破碎和對(duì)干粉進(jìn)行破碎，具有提柴油工藝流程短、操作過(guò)程簡(jiǎn)單、提取時(shí)間短、能耗低、適于直接從微藻液中提柴油、柴油品質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種異養(yǎng)小球藻油脂提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微藻生化工程【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種異養(yǎng)小球藻油脂提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]利用異養(yǎng)小球藻進(jìn)行油脂生產(chǎn)，其優(yōu)勢(shì)是明顯的。相對(duì)于異養(yǎng)藻來(lái)講，異養(yǎng)小球藻生長(zhǎng)迅速，能夠快速積累油脂，且對(duì)土地占用較少，不需要光照，對(duì)反應(yīng)器要求更為簡(jiǎn)單。隨著石油價(jià)格的飆升，利用異養(yǎng)小球藻制備油脂的研究也逐漸增多了。
[0003]利用異養(yǎng)小球藻進(jìn)行油脂生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涵蓋多個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，包括異養(yǎng)小球藻的篩選和培育、異養(yǎng)小球藻的規(guī)模培養(yǎng)、油脂的收集和加工等幾個(gè)方面。每個(gè)環(huán)節(jié)都對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)水平 有較高的要求。目前利用藻類(lèi)制備油脂整體成本都比較高，因此尋找工藝最簡(jiǎn)單、能耗最少的途徑關(guān)系到藻類(lèi)制備油脂前景。
[0004]中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01210431210.7專(zhuān)利公開(kāi)了一種藻類(lèi)細(xì)胞中的生物油脂及其制備方法和應(yīng)用，該方法使用了臭氧與高壓共同處理藻細(xì)胞，不斷打壓、泄壓反復(fù)處理40-80次來(lái)達(dá)到細(xì)胞破碎的效果，這個(gè)過(guò)程操作麻煩能耗較高，而且快速泄壓有較大的噪音，對(duì)周邊環(huán)境極不友好。
[0005]中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00810138499.7專(zhuān)利公開(kāi)了一種微生物油脂分離提取方法，但是該方法需要先在攪拌的狀態(tài)下使用分子篩對(duì)藻液進(jìn)行濃縮。這個(gè)過(guò)程需要消耗大量的時(shí)間、能量。另外回收分子篩的過(guò)程中，分子篩和藻細(xì)胞混在一起，會(huì)造成藻細(xì)胞的損失或分子篩的堵塞。在分子篩再生的過(guò)程中，還需要進(jìn)行加熱或減壓才能恢復(fù)分子篩的脫水性能，這個(gè)過(guò)程同樣需要消耗大量的能源。從整體成本核算來(lái)看，該過(guò)程在濃縮環(huán)節(jié)不僅要造成藻細(xì)胞的損失而且從能源成本核算來(lái)看是很不劃算的。
[0006]中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?02559376Α專(zhuān)利公開(kāi)了一種提取異養(yǎng)小球藻中性油脂的方法，但該方法需要先離心收集藻細(xì)胞，在整個(gè)離心的過(guò)程中需要消耗較多的能源。在異養(yǎng)小球藻的發(fā)酵過(guò)程中，會(huì)有部分藻細(xì)胞因溶氧、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏而死亡或自溶，生物量(干重)越高這種現(xiàn)象越明顯，當(dāng)生物量(干重)超過(guò)100g/L時(shí)，其死亡或自溶量約占總量的20-35%。在離心時(shí)候，會(huì)發(fā)生分層:細(xì)胞碎片會(huì)集聚在最上方，中間是水，最下層是正常細(xì)胞。采用離心會(huì)導(dǎo)致死亡或自溶部分所產(chǎn)生的油脂損失。
[0007]中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?03045352專(zhuān)利公開(kāi)了一種微藻油脂的提純方法，但該方法在收集物料時(shí)需要離心，另外在進(jìn)行細(xì)胞破碎時(shí)還需要進(jìn)行添加有機(jī)溶劑。額外添加的有機(jī)溶劑會(huì)影響后期制取的油脂質(zhì)量。
[0008]中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?02533427Α專(zhuān)利公開(kāi)了用于從微藻高效率提取油脂的方法，但該方法需要先制備藻粉，在這個(gè)過(guò)程中需要先離心制藻泥、再烘干并研磨制藻粉，需要消耗較多的能源。并且工藝流程長(zhǎng)總體收率偏低。
[0009]綜上所述，現(xiàn)有公開(kāi)的的藻油提取技術(shù)，均存在工藝復(fù)雜、能耗較高的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種異養(yǎng)小球藻油脂提取方法，該方法不需要加入絮凝劑、不需要進(jìn)行濃縮、不需要進(jìn)行離心或者干燥制藻粉，具有提藻油工藝流程短、操作過(guò)程簡(jiǎn)單、提取時(shí)間短、能耗低、成本低、藻油收率高、適于直接從發(fā)酵液中提油等優(yōu)點(diǎn)。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種異養(yǎng)小球藻油脂提取方法，采用以下幾個(gè)步驟:
1)細(xì)胞破碎:將異養(yǎng)小球藻發(fā)酵液混合均勻后送入壓力為1400bar~1600bar的高壓均質(zhì)機(jī)中進(jìn)行細(xì)胞破碎；
2)萃取:向上述破碎后的發(fā)酵液中加入疏水性有機(jī)溶劑對(duì)油脂成分進(jìn)行萃??；
3)制備藻油和回收溶劑:萃取反應(yīng)結(jié)束后，靜置10mirT30min，或者通過(guò)離心分離，提取油相，通過(guò)蒸餾將油相中的有機(jī)溶劑和油脂分離即可。
[0012]優(yōu)先的，所述步驟I)中，先在異養(yǎng)小球藻發(fā)酵液中加入高錳酸鉀混合均勻后再利用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎處理；所述高錳酸鉀添加量按質(zhì)量比為高錳酸鉀:異養(yǎng)小球藻油脂干重=0.5:1~5:1 ；
優(yōu)先的，所述高錳酸鉀添加量為高錳酸鉀:異養(yǎng)小球藻油脂干重=1:1~2:1 ；
優(yōu)先的，所述步驟I)中，所述發(fā)酵液以流量0.009m3/h送入高壓均質(zhì)機(jī)處理次數(shù)為2~5
次；
優(yōu)選的，所述步驟I)中，進(jìn)行細(xì)胞破碎過(guò)程發(fā)酵液溫度控制在30-40度；
優(yōu)選的，所述步驟I)中，細(xì)胞破碎過(guò)程發(fā)酵液PH范圍為6~8 ；
優(yōu)選的，所述步驟2)中，所述疏水性有機(jī)溶劑采用正已烷，正已烷添加量與發(fā)酵液干重比為:3:1 ~30:1 (V:w,單位為 mL:g)；
優(yōu)選的:所述疏水性有機(jī)溶劑采用正已烷，正已烷添加量與發(fā)酵液干重比優(yōu)選為:4:I~6:1 (v:w,單位為 mL:g)；
優(yōu)選的，所述所述步驟2 )中，萃取時(shí)間為3(T60min，萃取溫度為40度~50度，萃取過(guò)程中需要進(jìn)行振蕩或間隙性振搖；
優(yōu)選的，所述所述步驟3)中，離心力為600(T10000，離心時(shí)間為5~lOmin。
[0013]本發(fā)明方法的有益之處是:
(I)對(duì)異養(yǎng)小球藻發(fā)酵液不需要反復(fù)調(diào)節(jié)壓力、不需要加入絮凝劑、不需要進(jìn)行離心或者干燥制藻粉，而是直接進(jìn)行細(xì)胞破碎；破碎液在利用疏水性有機(jī)溶劑萃取時(shí)可以直接將里面的油脂萃取出來(lái)；提藻油的工藝流程極短，只有三步就可以獲得藻油，減少工藝流程相當(dāng)于減少了物料損失、減少了能源消耗。
[0014](2)發(fā)酵液溫度30-40攝氏度，溫度在30-40度是有助于高壓破碎的反復(fù)開(kāi)展，溫度高了會(huì)影響高壓均質(zhì)機(jī)的運(yùn)行，溫度低了不利于細(xì)胞的破碎。？!1在61 —方面是對(duì)油品質(zhì)量的一個(gè)保證，Ph過(guò)了這個(gè)范圍會(huì)影響油脂的質(zhì)量，也會(huì)影響到油品的色澤。
[0015] (3)提藻油在進(jìn)行破碎前先加入高猛酸鉀，由于小球藻、藻類(lèi)、小球藻類(lèi)等產(chǎn)油微生物其細(xì)胞壁較難破碎，單獨(dú)使用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，通常細(xì)胞破碎率在85%以下。使用高錳酸鉀可以對(duì)產(chǎn)油微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜進(jìn)行氧化、破壞，結(jié)合本申請(qǐng)的技術(shù)方案高壓均質(zhì)機(jī)達(dá)到了預(yù)想不到的效果。此外高猛酸鉀不會(huì)影響油脂的質(zhì)量，Mn離子是存在在水相中的。本申請(qǐng)?jiān)诟邏浩扑橐院笠M(jìn)行萃取，我們只提取了油相，進(jìn)行提油，水相對(duì)我們沒(méi)影響，高錳酸鉀本身起到一個(gè)水質(zhì)凈化的作用，用過(guò)的水可以直接外排，廢水還可以?xún)艋渌鬯?，并可以除去污水中的懸浮物。另一方面高猛酸鉀加的少的話不能輔助破壞藻細(xì)胞，對(duì)于油酵母或者小球藻發(fā)酵液來(lái)說(shuō)，細(xì)胞比較多，如果添加的少了效果不明顯。如果添加的太多，雖然高錳酸鉀起作用的時(shí)間短，但會(huì)對(duì)油脂產(chǎn)生一定的影響。在整個(gè)提油脂工藝過(guò)程中，其能耗要比現(xiàn)有的工藝普遍低15~30%，藻油得率則普遍高15~35%。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例1:異養(yǎng)小球藻，用50L罐發(fā)酵,培養(yǎng)15天,終了干重90g/L ；
1)異養(yǎng)小球藻細(xì)胞的破碎:取異養(yǎng)小球藻發(fā)酵液1L，混合均勻后使用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，破碎壓力為1400bar，破碎2次，得到細(xì)胞破碎率為85.3% ；
2)異養(yǎng)小球藻油脂的萃取:取異養(yǎng)小球藻細(xì)胞破碎液IOOmL,并加入27mL(正已烷添加比例:27:0.1*90=3:1 mL:g)正已烷進(jìn)行萃取，加入萃取劑后充分振蕩40min，萃取溫度為45度；
3)獲得藻油和回收溶劑:萃取反應(yīng)結(jié)束后，離心分層，取油相，連續(xù)萃取3次；然后將油相使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸餾，得到藻油3.753g，同時(shí)回收正已烷。計(jì)算藻油含量為41.7%(3.753/ (0.1*90) = 41.7%)。
[0017]實(shí)施例2
產(chǎn)油酵母，經(jīng)過(guò)50L罐發(fā)酵，培養(yǎng)3天，終了干重67g/L ；
1)產(chǎn)油酵母細(xì)胞的破碎:取產(chǎn)油酵母發(fā)酵液1L，混合均勻后使用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，破碎壓力為1600bar，破碎3次，得到細(xì)胞破碎率為84.6% ；
2)產(chǎn)油酵母油脂的萃取:取產(chǎn)油酵母細(xì)胞破碎液IOOmL,并加入54mL正已烷(正已烷添加比例:54:0.1*67=8:1 mL:g)進(jìn)行萃取,加入萃取劑后充分振蕩40min,萃取溫度為40度；
3)獲得油脂和回收溶劑:萃取反應(yīng)結(jié)束后，離心分層，取油相，連續(xù)萃取3次；然后將油相使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸餾，得到油脂3.055g,同時(shí)回收正已烷。計(jì)算油脂含量為45.6%(3.055/ (0.1*67) =45.6%)。
[0018]實(shí)施例3
異養(yǎng)小球藻，經(jīng)過(guò)跑道池培養(yǎng)，終了干重2g/L ；
1)異養(yǎng)小球藻細(xì)胞的破碎:取異養(yǎng)小球藻培養(yǎng)液1L，混合均勻后使用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，破碎壓力為1500bar，破碎4次，得到細(xì)胞破碎率為84.8% ；
2)異養(yǎng)小球藻油脂的萃取:取異養(yǎng)小球藻培養(yǎng)液IOOmL,并加入219mL正已燒(正已燒添加比例:219:0.1*73=30:1 mL:g)進(jìn)行萃取，加入萃取劑后充分振蕩40min，萃取溫度為50度；
3)獲得藻油和回收溶劑:萃取反應(yīng)結(jié)束后，離心分層，取油相，連續(xù)萃取3次；然后將油相使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸懼，得到藻油3.346g,同時(shí)回收正已燒。藻油含量為45.8% (3.346/(0.1*73) =45.8%)ο
[0019]實(shí)施例4:異養(yǎng)小球藻，用50L罐發(fā)酵，培養(yǎng)15天，終了干重90g/L ；
O異養(yǎng)小球藻細(xì)胞的破碎::取異養(yǎng)小球藻發(fā)酵液1L,混合均勻后使用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，破碎壓力為1500bar，破碎5次，得到細(xì)胞破碎率為85.2% ；2)異養(yǎng)小球藻油脂的萃取:取異養(yǎng)小球藻細(xì)胞破碎液IOOmL,并加入36mL(正已烷添加比例:36:0.1*90=4:1 mL:g)正已烷進(jìn)行萃取，加入萃取劑后充分振蕩40min，萃取溫度為45度；
3)獲得藻油和回收溶劑:萃取反應(yīng)結(jié)束后，離心分層，取油相，連續(xù)萃取3次；然后將油相使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸餾，得到藻油4.752g，同時(shí)回收正已烷。計(jì)算藻油含量為52.8%(4.752/ (0.1*90) = 52.8%)0
[0020]實(shí)施例5
產(chǎn)油小球藻，經(jīng)過(guò)50L罐發(fā)酵，培養(yǎng)3天，終了干重67g/L ；
1)產(chǎn)油小球藻細(xì)胞的破碎:取混合均勻后的產(chǎn)油小球藻發(fā)酵液1L，混合均勻后使用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，破碎壓力為1600bar，破碎4次，得到細(xì)胞破碎率為84.7% ；
2)產(chǎn)油小球藻油脂的萃取:取產(chǎn)油小球藻細(xì)胞破碎液IOOmL,并加入33.5mL正已烷(正已燒添加比例:33.5:0.1*67=5:1 mL:g)進(jìn)行萃取,加入萃取劑后充分振蕩40min,萃取溫度為45度；
3)獲得油脂和回收溶劑:萃取反應(yīng)結(jié)束后，離心分層，取油相，連續(xù)萃取3次；然后將油相使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸餾，得到油脂3.465g，同時(shí)回收正已烷。計(jì)算藻油含量為51.7%(3.465/ (0.1*67) =51.7%)。
[0021]實(shí)施例6
異養(yǎng)小球藻，經(jīng)過(guò)跑道池培養(yǎng)，終了干重2g/L ；
1)異養(yǎng)小球藻細(xì)胞的破碎:取異養(yǎng)小球藻培養(yǎng)液1L，混合均勻后使用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，破碎壓力為1500bar，破碎4次，得到細(xì)胞破碎率為86.1% ；
2異養(yǎng)小球藻油脂的萃取:取異養(yǎng)小球藻細(xì)胞破碎液IOOmL,并加入43.8mL正已烷(正已烷添加比例:43.8:0.1*73=6:1 mL:g)進(jìn)行萃取，加入萃取劑后充分振蕩40min，萃取溫度為45度；
3)獲得藻油和回收溶劑:萃取反應(yīng)結(jié)束后，離心分層，取油相，連續(xù)萃取3次；然后將油相使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸餾，得到藻油3.850g，同時(shí)回收正已烷。藻油含量為52.7% (3.850g/(0.1*73) =52.7%)。
[0022]實(shí)施例7:異養(yǎng)小球藻，用50L罐發(fā)酵，培養(yǎng)15天，終了干重90g/L ；
O異養(yǎng)小球藻細(xì)胞的破碎:取異養(yǎng)小球藻發(fā)酵液1L,加入45g高猛酸鉀(添加比例45:90=0.5:1)，混合均勻后發(fā)酵液pH為6，使用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，破碎壓力為1400bar，破碎2次，得到細(xì)胞破碎率為93.3% ；
2)異養(yǎng)小球藻油脂的萃取:取異養(yǎng)小球藻細(xì)胞破碎液IOOmL,并加入36mL(正已烷添加比例:36:0.1*90=4:1 mL:g)正已烷進(jìn)行萃取，加入萃取劑后充分振蕩40min，萃取溫度為45度；
3)獲得藻油和回收溶劑:萃取反應(yīng)結(jié)束后，離心分層，取油相，連續(xù)萃取3次；然后將油相使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸餾，得到藻油5.049g,同時(shí)回收正已烷。計(jì)算藻油含量為56.1%(5.049/ (0.1*90) = 56.1%)0
[0023]實(shí)施例8:異養(yǎng)小球藻，用50L罐發(fā)酵，培養(yǎng)15天，終了干重90g/L ；
O異養(yǎng)小球藻細(xì)胞的破碎::取異養(yǎng)小球藻發(fā)酵液1L,加入360g高猛酸鉀(添加比例360:90=4:1 )，混合均勻后發(fā)酵液pH為7，使用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，破碎壓力為1500bar，破碎4次，得到細(xì)胞破碎率為92.2% ；
2)異養(yǎng)小球藻油脂的萃取:取異養(yǎng)小球藻細(xì)胞破碎液IOOmL,并加入36mL(正已烷添加比例:36:0.1*90=4:1 mL:g)正已烷進(jìn)行萃取，加入萃取劑后充分振蕩40min，萃取溫度為45度；
3)獲得藻油和回收溶劑:萃取反應(yīng)結(jié)束后，離心分層，取油相，連續(xù)萃取3次；然后將油相使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸餾，得到藻油5.112g，同時(shí)回收正已烷。計(jì)算藻油含量為56.8%(5.112/ (0.1*90) = 56.8%)0
[0024]實(shí)施例9:
產(chǎn)油酵母，經(jīng)過(guò)50L罐發(fā)酵，培養(yǎng)3天，終了干重67g/L ；
1)產(chǎn)油酵母細(xì)胞的破碎:取混合均勻后的產(chǎn)油酵母發(fā)酵液1L，加入201g高錳酸鉀(添加比例201:67=3:1)，混合均勻后發(fā)酵液pH為8，使用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，破碎壓力為1600bar，破碎5次，得到細(xì)胞破碎率為91.1% ；
2)產(chǎn)油酵母油脂的萃取:取產(chǎn)油酵母細(xì)胞破碎液IOOmL,并加入33.5mL正已烷(正已烷添加比例:33.5:0.1*67=5:1 mL:g)進(jìn)行萃取，加入萃取劑后充分振蕩40min，萃取溫度為45度；
3)獲得油脂和回收溶劑:萃取反應(yīng)結(jié)束后，離心分層，取油相，連續(xù)萃取3次；然后將油相使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸餾，得到油脂3.855g，同時(shí)回收正已烷。計(jì)算藻油含量為57.6%(3.855*100/ (0.1*67) =57.6%)。
[0025]實(shí)施例10:
異養(yǎng)小球藻，經(jīng)過(guò)跑道池培養(yǎng)，終了干重73g/L ；
O異養(yǎng)小球藻細(xì)胞的破碎:取異養(yǎng)小球藻培養(yǎng)液1L,加入365g高猛酸鉀(添加比例365:73=5:1 )，混合均勻后發(fā)酵液pH為7，使用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，破碎壓力為1700bar，破碎4次，得到細(xì)胞破碎率為91.8% ；
2異養(yǎng)小球藻油脂的萃取:取異養(yǎng)小球藻細(xì)胞破碎液IOOmL,并加入36.5mL正已烷(正已燒添加比例:36.5:0.1*73=5:1 mL:g)進(jìn)行萃取,加入萃取劑后充分振蕩40min,萃取溫度為45度；
3)獲得藻油和回收溶劑:萃取反應(yīng)結(jié)束后，離心分層，取油相，連續(xù)萃取3次；然后將油相使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸餾，得到藻油4.142g，同時(shí)回收正已烷。藻油含量為56.7%(4.142*100/ (0.1*73) =56.7%)。
[0026]實(shí)施例11:
產(chǎn)油酵母，經(jīng)過(guò)50L罐發(fā)酵，培養(yǎng)3天，終了干重67g/L ；
1)產(chǎn)油小球藻細(xì)胞的破碎:取產(chǎn)油小球藻發(fā)酵液1L，加入67g高錳酸鉀(添加比例67:67=1:1)，混合均勻后發(fā)酵液pH為8，發(fā)酵液以流量0.009m3/h通入高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，發(fā)酵液溫度控制在30度，破碎壓力為1400bar，破碎4次，得到細(xì)胞破碎率為98.2% ；
2)產(chǎn)油小球藻油脂的萃取:取產(chǎn)油小球藻細(xì)胞破碎液IOOmL,并加入33.5mL正已烷(正已燒添加比例:33.5:0.1*67=5:1 mL:g)進(jìn)行萃取,加入萃取劑后充分振蕩40min,萃取溫度為45度；
3)獲得油脂和回收溶劑:萃取反應(yīng)結(jié)束后，離心分層，取油相，連續(xù)萃取3次；然后將油相使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸餾，得到油脂4.060g,同時(shí)回收正已烷。計(jì)算油脂含量為60.6%(4.060/ (0.1*67) =60.6%)。
[0027]實(shí)施例12:
異養(yǎng)小球藻，經(jīng)過(guò)跑道池培養(yǎng)，終了干重73g/L ；
O異養(yǎng)小球藻細(xì)胞的破碎:取異養(yǎng)小球藻培養(yǎng)液1L,加入146g高猛酸鉀(添加比例146:73=2:1 )，混合均勻后使用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，發(fā)酵液溫度控制在30度，破碎壓力為1600bar，破碎4次，得到細(xì)胞破碎率為98.0% ；
2)異養(yǎng)小球藻油脂的萃取:取異養(yǎng)小球藻培養(yǎng)液IOOmL,并加入36.5mL正已燒(正已烷添加比例:36.5:0.1*73=5:1 mL:g)進(jìn)行萃取，加入萃取劑后充分振蕩40min，萃取溫度為45度；
3)獲得藻油和回收溶劑:萃取反應(yīng)結(jié)束后，離心分層，取油相，連續(xù)萃取3次；然后將油相使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸懼，得到藻油4.541g,同時(shí)回收正已燒。藻油含量為62.2% (4.541/(0.1*73) =62.2%)ο
[0028]實(shí)施例13:
異養(yǎng)小球藻，經(jīng)過(guò)跑道池培養(yǎng)，終了干重73g/L ；
1)異養(yǎng)小球藻細(xì)胞的破碎:取異養(yǎng)小球藻培養(yǎng)液1L，加入109.5g高錳酸鉀(添加比例109.5:73=1.5:1 ) ，混合均勻后使用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，發(fā)酵液溫度控制在35度，破碎壓力為1500bar，破碎4次，得到細(xì)胞破碎率為99.5% ；
2)異養(yǎng)小球藻油脂的萃取:取異養(yǎng)小球藻培養(yǎng)液IOOmL,并加入36.5mL正已燒(正已烷添加比例:36.5:0.1*73=5:1 mL:g)進(jìn)行萃取，加入萃取劑后充分振蕩40min，萃取溫度為45度；
3)獲得藻油和回收溶劑:萃取反應(yīng)結(jié)束后，離心分層，取油相，連續(xù)萃取3次；然后將油相使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸餾，得到藻油5.121g，同時(shí)回收正已烷。藻油含量為70.2% (5.121/(0.1*73) =70.2%)ο
[0029]對(duì)比例1:
異養(yǎng)小球藻，經(jīng)過(guò)50L罐發(fā)酵，培養(yǎng)10天，終了干重67g/L ；
O異養(yǎng)小球藻細(xì)胞的破碎:取混合均勻后的異養(yǎng)小球藻發(fā)酵液1L,加入分子篩濃縮發(fā)酵液，攪拌狀態(tài)下去除發(fā)酵液中50%的水分，過(guò)濾分子篩；
2)使用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，破碎壓力為1200bar，破碎2次，得到細(xì)胞破碎率為81.2% ；
3)異養(yǎng)小球藻油脂的萃取:取異養(yǎng)小球藻細(xì)胞破碎液IOOmL,并加入10.5mL正已烷(正已烷添加比例:10.5:0.1*67=1.57:1 mL:g)進(jìn)行萃取，加入萃取劑后充分振蕩40min ；
4)獲得藻油和回收溶劑:萃取反應(yīng)結(jié)束后，離心分層，取油相，連續(xù)萃取3次；然后將油相使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸餾，得到藻油2.231g，同時(shí)回收正已烷。計(jì)算藻油含量為33.3%(2.231*100/ (0.1*67) =33.3%)。
[0030]對(duì)比例2:
異養(yǎng)小球藻，經(jīng)過(guò)50L罐發(fā)酵，培養(yǎng)10天，終了干重67g/L ；
I)異養(yǎng)小球藻細(xì)胞的破碎:取混合均勻后的異養(yǎng)小球藻發(fā)酵液1L,加入分子篩濃縮發(fā)酵液，攪拌狀態(tài)下去除發(fā)酵液中50%的水分,過(guò)濾分子篩；
2)使用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，破碎壓力為700bar，破碎2次，得到細(xì)胞破碎率為80.1% ；
3)異養(yǎng)小球藻油脂的萃取:取異養(yǎng)小球藻細(xì)胞破碎液IOOmL,并加入33.5mL正已烷(正已燒添加比例:33.5:0.1*67=5:1 mL:g)進(jìn)行萃取，加入萃取劑后充分振蕩40min ；
4)獲得藻油和回收溶劑:萃取反應(yīng)結(jié)束后，離心分層，取油相，連續(xù)萃取3次；然后將油相使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸餾，得到藻油1.652g，同時(shí)回收正已烷。計(jì)算藻油含量為24.6%(1.652*100/ (0.1*67) =24.6%)。
[0031]對(duì)比例3:
異養(yǎng)小球藻，經(jīng)過(guò)50L罐發(fā)酵，培養(yǎng)10天，終了干重73g/L ；
1)異養(yǎng)小球藻細(xì)胞的濃縮:取混合均勻后的異養(yǎng)小球藻發(fā)酵液1L，加入分子篩濃縮發(fā)酵液，攪拌狀態(tài)下去除發(fā)酵液中50%的水分，過(guò)濾分子篩；
2)細(xì)胞破碎:加入109.5g高錳酸鉀(添加比例109.5:73=1.5:1)，混合均勻后使用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，發(fā)酵液溫度控制在35度，破碎壓力為1500bar，破碎2次，得到細(xì)胞破碎率為86.0% ； 3)異養(yǎng)小球藻油脂的萃取:取異養(yǎng)小球藻細(xì)胞破碎液IOOmL,并加入7.3mL正已烷(正已燒添加比例:7.3:0.1*73=1:1 mL:g)進(jìn)行萃取,加入萃取劑后充分振蕩40min ；
4)獲得藻油和回收溶劑:萃取反應(yīng)結(jié)束后，離心分層，取油相，連續(xù)萃取3次；然后將油相使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸餾，得到藻油2.776g，同時(shí)回收正已烷。計(jì)算藻油含量為38.0%(2.571/ (0.1*73) =38.0%)。
[0032]對(duì)比例4:
異養(yǎng)小球藻，經(jīng)過(guò)跑道池培養(yǎng)，終了干重73g/L ；
O異養(yǎng)小球藻細(xì)胞的破碎:取異養(yǎng)小球藻培養(yǎng)液1L，加入438g高錳酸鉀(添加比例438:73=6:1 )，混合均勻后使用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，發(fā)酵液溫度控制在35度，破碎壓力為1500bar，破碎4次，得到細(xì)胞破碎率為98.2% ；
2)異養(yǎng)小球藻油脂的萃取:取異養(yǎng)小球藻培養(yǎng)液IOOmL,并加入36.5mL正已燒(正已烷添加比例:36.5:0.1*73=5:1 mL:g)進(jìn)行萃取，加入萃取劑后充分振蕩40min ；
3)獲得藻油和回收溶劑:萃取反應(yīng)結(jié)束后，離心分層，取油相，連續(xù)萃取3次；然后將油相使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸餾，得到藻油3.912g，同時(shí)回收正已烷。藻油含量為53.6% (3.912/(0.1*73) =53.6%)ο
[0033]對(duì)比例5:
異養(yǎng)小球藻，經(jīng)過(guò)跑道池培養(yǎng)，終了干重73g/L ；
O異養(yǎng)小球藻細(xì)胞的破碎:取異養(yǎng)小球藻培養(yǎng)液1L，加入21.9g高錳酸鉀(添加比例21.9:73=0.3:1 )，混合均勻后使用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，發(fā)酵液溫度控制在35度，破碎壓力為1500bar，破碎4次，得到細(xì)胞破碎率為9L 2% ；
2)異養(yǎng)小球藻油脂的萃取:取異養(yǎng)小球藻培養(yǎng)液IOOmL,并加入36.5mL正已燒(正已烷添加比例:36.5:0.1*73=5:1 mL:g)進(jìn)行萃取，加入萃取劑后充分振蕩40min ；
3)獲得藻油和回收溶劑:萃取反應(yīng)結(jié)束后，離心分層，取油相，連續(xù)萃取3次；然后將油相使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸餾，得到藻油3.408g，同時(shí)回收正已烷。藻油含量為46.9% (3.408/(0.1*73) =46.9%)ο
[0034]總結(jié)上述實(shí)施例和對(duì)比例可知，實(shí)施例1、2、3油脂提取能源消耗量明顯低于對(duì)比例1、2，因?yàn)閷?duì)比例在攪拌的狀態(tài)下使用分子篩對(duì)藻液進(jìn)行濃縮。這個(gè)過(guò)程需要消耗大量的時(shí)間、能量。另外回收分子篩的過(guò)程中，分子篩和藻細(xì)胞混在一起，會(huì)造成藻細(xì)胞的損失和分子篩的堵塞。在分子篩再生的過(guò)程中，還需要進(jìn)行加熱或減壓才能恢復(fù)分子篩的脫水性能，這個(gè)過(guò)程同樣需要消耗大量的能源，經(jīng)計(jì)算對(duì)比例I或2的能源消耗是實(shí)施例1的1.5倍。同時(shí)實(shí)施例1、2、3油脂提取率明顯高于對(duì)比例1、2，其一方面在于發(fā)酵液濃縮會(huì)造成藻細(xì)胞的損失，進(jìn)而影響油脂提取率。另一方面，在化工工藝流程中，每增加一個(gè)步驟，那么其總體收率至少要降低6~10%，因?yàn)槿魏我粋€(gè)步驟不可能做到收率達(dá)到100%。實(shí)施例4飛采用優(yōu)選的:疏水性有機(jī)溶劑為正已烷，疏水性有機(jī)溶劑添加量與發(fā)酵液干重比優(yōu)選為:4:I~6:1 (V:w,單位為mL:g);油脂提取率最低達(dá)到51.7%，最高達(dá)到52.8%。實(shí)施例疒10采用優(yōu)選的:異養(yǎng)小球藻發(fā)酵液的破碎是加入高錳酸鉀混合均勻后再利用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎處理；高錳酸鉀添加量:微生物油脂干重比為0.5:1~5:1，細(xì)胞破碎率最低91.8%，最高能達(dá)到93.3%，油脂提取率最低為56.1%，最高達(dá)到57.6%。實(shí)施例1f 13采用優(yōu)選的高錳酸鉀添加量:微生物油脂干重比為1:廣2:1，優(yōu)選的發(fā)酵液pH* 6~8，優(yōu)選的發(fā)酵液溫度控制在30-40度，溫度在30-40度是有助于高壓破碎的反復(fù)開(kāi)展，溫度高了會(huì)影響高壓均質(zhì)機(jī)的運(yùn)行，溫度低了不利于細(xì)胞的破碎。PH在61—方面是對(duì)油品質(zhì)量的一個(gè)保證，pH過(guò)了這個(gè)范圍會(huì)影響油脂的質(zhì)量，也會(huì)影響到油品的色澤。發(fā)酵液以流量0.009m3/h通入高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，破碎壓力為140(Tl600bar，得到細(xì)胞破碎率最低為98.0%，細(xì)胞破碎率最高達(dá)到了 99.5%，同時(shí)疏水性有機(jī)溶劑添加量與發(fā)酵液干重比優(yōu)選為:4:1~6:1，油脂提取率最低為60.6%，油脂提取率最高達(dá)到了 70.2%，且提取用時(shí)短。對(duì)比例3在現(xiàn)有技術(shù)濃縮后，再添加高錳酸鉀，添加高猛酸鉀的量為本申請(qǐng)的添加比例，與實(shí)施例疒13相比，油脂提取率明顯低于實(shí)施例7~13的最低油脂提取率，且能源消耗高于實(shí)施例7~13的實(shí)施例。對(duì)比例5和6，采用實(shí)施例13的工藝參數(shù)及原料配比，將高錳酸鉀的添加量無(wú)論大于或小于本申請(qǐng)的配比范圍，油脂提取率明顯低于實(shí)施例疒10，提藻油在進(jìn)行破碎前先加入高猛酸鉀，由于藻類(lèi)、含油酵母類(lèi)等產(chǎn)油微生物其細(xì)胞壁較難破碎，單獨(dú)使用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎，通常細(xì)胞破碎率在83%以下。使用高錳酸鉀可以對(duì)產(chǎn)油微生物的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜進(jìn)行氧化、破壞，結(jié)合本申請(qǐng)的技術(shù)方案高壓均質(zhì)機(jī)達(dá)到了預(yù)想不到的效果。此外高猛酸鉀不會(huì)影響油脂的質(zhì)量，Mn離子是存在在水相中的。本申請(qǐng)?jiān)诟邏浩扑橐院笠M(jìn)行萃取，我們只提取了油相，進(jìn)行提油，水相對(duì)我們沒(méi)影響，高錳酸鉀本身起到一個(gè)水質(zhì)凈化的作用，用過(guò)的水可以直接外拓外排，廢水還可以?xún)艋渌鬯⒖梢猿ノ鬯械膽腋∥?。另一方面高猛酸鉀加的少的話不能輔助破壞藻細(xì)胞，對(duì)于藻或者小球藻發(fā)酵液來(lái)說(shuō)，細(xì)胞比較多，如果添加的少了效果不明顯 。如果添加的太多，雖然高錳酸鉀起作用的時(shí)間短，但會(huì)對(duì)油脂產(chǎn)生一定的影響。在整個(gè)提油脂工藝過(guò)程中，其能耗要比現(xiàn)有的工藝普遍低15~30%，藻油得率則普遍高15~35%。
【權(quán)利要求】
1.一種異養(yǎng)小球藻油脂提取方法，其特征在于:采用以下幾個(gè)步驟: 1)細(xì)胞破碎:將異養(yǎng)小球藻發(fā)酵液混合均勻后送入壓力為1400bar~1600bar的高壓均質(zhì)機(jī)中進(jìn)行細(xì)胞破碎； 2)萃取:向上述破碎后的發(fā)酵液中加入疏水性有機(jī)溶劑對(duì)油脂成分進(jìn)行萃??； 3)制備藻油和回收溶劑:萃取反應(yīng)結(jié)束后，靜置10mirT30min，或者通過(guò)離心分離，提取油相，通過(guò)蒸餾將油相中的有機(jī)溶劑和油脂分離即可。
2.如權(quán)利要求1所述的異養(yǎng)小球藻油脂提取方法，其特征在于:所述步驟I)中，先在異養(yǎng)小球藻發(fā)酵液中加入高錳酸鉀混合均勻后再利用高壓均質(zhì)機(jī)進(jìn)行細(xì)胞破碎處理；所述高錳酸鉀添加量按質(zhì)量比為高錳酸鉀:異養(yǎng)小球藻油脂干重=0.5:1~5:1。
3.如權(quán)利要求2所述的異養(yǎng)小球藻油脂提取方法，其特征在于:所述高錳酸鉀添加量按質(zhì)量比為高錳酸鉀:異養(yǎng)小球藻油脂干重=1:1~2:1。
4.如權(quán)利要求1所述的異養(yǎng)小球藻油脂提取方法，其特征在于:所述步驟2)中，所述疏水性有機(jī)溶劑采用正已烷，正已烷添加量與發(fā)酵液干重比為:3:1~30:1 (v:w,單位為mL:g)。
5.如權(quán)利要求4所述的異養(yǎng)小球藻油脂提取方法，其特征在于:優(yōu)選的:所述疏水性有機(jī)溶劑采用正已烷，正已烷添加量與發(fā)酵液干重比優(yōu)選為:4:1~6:1 (v:w,單位為mL:g)。
6.如權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的異養(yǎng)小球藻油脂提取方法，其特征在于:所述發(fā)酵液以流量0.025m3/h送入高壓均質(zhì)機(jī)處理次數(shù)為2飛次。
7.如權(quán)利要求6所述的異養(yǎng)小球藻油脂提取方法，其特征在于:所述步驟I)中，進(jìn)行細(xì)胞破碎過(guò)程發(fā)酵液溫度控制在30-40度。
8.如權(quán)利要求7所述的異養(yǎng)小球藻油脂提取方法，其特征在于:優(yōu)選的，細(xì)胞破碎過(guò)程發(fā)酵液PH范圍為6~8。
9.如權(quán)利要求1所述的異養(yǎng)小球藻油脂提取方法，其特征在于:所述步驟2)中，萃取時(shí)間為30~60min，萃取溫度為40度~50度，萃取過(guò)程中需要進(jìn)行振蕩或間隙性振搖。
10.如權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的異養(yǎng)小球藻油脂提取方法，其特征在于:優(yōu)選的，細(xì)胞破碎過(guò)程發(fā)酵液PH范圍為6~8。
【文檔編號(hào)】C11B1/04GK103911208SQ201410094147
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】畢生雷, 杜風(fēng)光, 孫沛勇, 喬建援, 陳鐵, 鄭世文, 趙玉峰, 金洪波, 鄭彬, 薛寶, 杜平, 王凌如 申請(qǐng)人:河南天冠企業(yè)集團(tuán)有限公司