一種提取微藻中油脂的方法
2023-04-28 09:01:41 1
一種提取微藻中油脂的方法
【專利摘要】本發明涉及一種提取微藻中油脂的方法，包括以下步驟：步驟1、在密封反應器中，將微藻溶解於混合醇溶劑中，邊震蕩邊加熱萃取得到提取液；步驟2、將步驟1所得提取液進行離心分離以得到上清液，再用與步驟1中相同的混合醇溶劑將剩餘渣滓洗滌多次並離心分離，將每次分離得到的液體與所述上清液匯合得到上清液匯合液；步驟3、將步驟2中得到的上清液匯合液旋轉蒸發以除去混合醇溶劑得到粗油脂；步驟4、將步驟3中得到的粗油脂溶解到正己烷溶劑中以得到粗油脂溶液，將粗油脂溶液移至分液漏鬥中，加入去離子水或者中性鹽溶液洗滌多次以除去粗油脂溶液中的水溶性物質，然後收集洗滌後的粗油脂溶液上層有機相併旋轉蒸發除去正己烷溶劑，得到總油脂。
【專利說明】一種提取微藻中油脂的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於微藻生物【技術領域】，具體涉及一種提取微藻中油脂的方法。
【背景技術】
[0002]化石燃料的日益枯竭及其帶來的環境汙染使人們將更多的目光投向了生物可再生能源。而糧食類的生物能源會加劇糧食匱乏的危機，所以作為非糧食作物的微藻獲得人們的青睞。微藻可以生長在各種水域環境，尤其是鹹水水域和汙水水域，不僅不與糧食作物爭搶土地，還能起到淨化環境的作用，微藻生長速度快，含油量高，同時還含有豐富的蛋白和糖類，可作為理想的動物飼料原料。
[0003]微藻中油脂的提取是生產生物柴油的關鍵步驟。目前採用的方法多為有機溶劑的提取，而多數的溶劑提取必須需要對微藻進行乾燥。有機溶劑提取一般採用的溶劑為正己烷，甲醇/氯仿，乙醚，石油醚，乙醇，異丙醇等。除了常規的有機溶劑提取，還有超臨界二氧化碳提取，液態二甲醚提取等，而這兩種方法對提取設備以及人工操作有較高的要求。
[0004]中國專利CN102533430A提出了一種用甲醇和乙酸的混合液來提取油脂的方法。中國專利CN 102199482B提出了一種用纖維素酶和蛋白酶組成的混合酶處理產油微生物使其分解，然後再用有機溶劑進行油脂的萃取。中國專利CN101429467A提出了一種在溼藻中通入蒸汽使藻液形成溶漿，使細胞內的蛋白和油脂溶出，進而進行水提，可以分離出蛋白和油脂。在文獻(Liu CZ, Zheng S，Xu L, Wang F，Guo C.Algal oil extractionfrom wet biomass of Botryococcus braunii by 1， 2-dimethoxyethane.AppliedEnergy.2013, 102: 971-974)中，作者提出了用 1，2-dimethoxyethane (二甲氧基乙燒)來提取布朗藻中的油脂，可以提取幹藻和溼藻。在文獻(Wang G, Wang T.Lipid andbiomass distribution and recovery from two microalgae by aqueous and alcoholprocessing.Journal of the American Oil Chemists』 Society 2012; 89(2):335-345)中，作者利用乙醇，在酶和超聲的輔助下進行提取。在文獻(Yao L, Gerde JAj Wang T.0ilextraction from microalga Nannochloropsis sp.with isopropyl alcohol.Journalof the American Oil Chemists』 Society 2012; 89 (12): 2279-2287)中，作者提出了用異丙醇在來提取微藻中的油脂。
[0005]從目前公開報導的方法來看，提取油脂的方法存在提取不充分，步驟繁瑣，成本過高，溶劑有一定的毒性以及環境汙染等問題。
【發明內容】
[0006]本發明設計了一種提取微藻中油脂的方法，其解決了現有技術中提取油脂的方法存在提取步驟繁瑣，成本過高，溶劑有一定的毒性以及環境汙染等的問題。
[0007]為了解決上述存在的技術問題，本發明採用了以下方案:
一種提取微藻中油脂的方法，其特徵在於:包括以下步驟:
步 驟1、在密封反應器中，將微藻溶解於混合醇溶劑中，一邊震蕩，一邊加熱萃取得到提取液；
步驟2、將步驟I所得提取液進行離心分離以得到上清液，再用與步驟I中相同的混合醇溶劑將剩餘渣滓洗滌多次並離心分離，將每次分離得到的液體與所述上清液匯合得到上清液匯合液；
步驟3、將步驟2中得到的上清液匯合液旋轉蒸發以除去上清液匯合液中的混合醇溶劑，得到粗油脂；
步驟4、將步驟3中得到的粗油脂溶解到正己烷溶劑中以得到粗油脂溶液，將粗油脂溶液移至分液漏鬥中，並加入去離子水或者中性鹽溶液洗滌多次以除去粗油脂溶液中的水溶性物質，然後收集洗滌後的粗油脂溶液上層有機相併旋轉蒸發除去正己烷溶劑，得到總油脂。
[0008]進一步，混合醇溶劑為甲醇和其他低碳醇中的一種或幾種的混合液。
[0009]進一步，甲醇和其他低碳醇的體積比為1:10-10:1。
[0010]進一步，甲醇與其他低碳醇的體積比為0.5-2。
[0011]進一步，其他低碳醇包括乙醇或異丙醇。
[0012]進一步， 步驟I中微藻是幹藻或溼藻。
[0013]進一步，微藻為小球藻或金球藻或綠藻。
[0014]進一步，步驟I中加熱萃取的溫度是0_120°C。
[0015]進一步，步驟I中加熱萃取的溫度是40_70°C。
[0016]進一步，步驟I中加熱萃取的溫度是70°C。
[0017]進一步，步驟I中萃取時浸提的次數為1-100次，總的浸提時間為1-500分鐘。
[0018]進一步，步驟I中萃取時浸提的次數為1-10次，總的浸提時間為30-180分鐘。
[0019]進一步，步驟I中混合醇溶劑和藻粉乾重的比例為I =1-1000:1, V (ml):m(g)。
[0020]進一步，步驟I中混合醇溶劑和藻粉乾重的比例為10 =1-50:1, V (ml):m(g)。
[0021]進一步，步驟I中混合醇溶劑和藻粉乾重的比例為20:1，V (ml):m(g)。
[0022]進一步，步驟2中將提取液在5000rpm的轉速下離心分離5min以得到上清液。
[0023]進一步，步驟2中用與步驟I中相同的混合醇溶劑將剩餘渣滓洗滌兩次並離心分離。
[0024]進一步，步驟4中用去離子水或者中性鹽溶液，如氯化鈉，氯化鉀，硫酸鈉等將粗油脂溶液洗滌三次以除去粗油脂溶液中的水溶性物質。
[0025]進一步，步驟4中加入的中性鹽溶液是等體積的濃度為1%的硫酸鈉溶液。
[0026]該提取微藻中油脂的方法具有以下有益效果:
(I)本發明提取微藻中油脂的方法，提取方法簡單，易於操作，提取時間短，能夠直接提取溼藻中的油脂，免去了微藻乾燥的預處理步驟，能耗低，成本低，油脂的提取率較高。
[0027](2)本發明提取微藻中油脂的方法採用混合醇作為萃取溶劑，由於甲醇具有良好的穿透性，能夠在常溫下輕鬆的穿透細胞壁和細胞膜，從而進入細胞內進行油脂的提取，而乙醇或異丙醇有較高的油脂溶解度，將甲醇與乙醇或者異丙醇組成混合醇作為提取溶劑，兼有二者的優勢。而且，與傳統的甲醇和氯仿混合溶劑相比，乙醇和異丙醇都是水溶性的醇，他們能夠直接提取溼藻中的油脂並且無毒無害。
[0028](3)本發明提取微藻中油脂的方法，萃取時採用浸提的方式，不需要其他物理，化學或生物等條件(如超聲，攪拌，微波，酶解等)的輔助，方法簡單，無汙染。
[0029](4)本發明提取微藻中油脂的方法，其步驟I和步驟2中用同樣的混合醇溶劑作為提取劑和洗滌劑，操作程序簡單，也易於旋轉蒸發時除去，節省操作程序，省時省力。
【具體實施方式】
[0030]下面結合具體實施例，對本發明做進一步說明:
實施例1
稱取2g的幹藻，將幹藻溶解於密閉反應器中的溶劑中，並在70°C水浴條件下提取I小時得到提取液(該過程中浸提一次，時長I小時，下面的實施例亦然)，溶劑是40ml的甲醇與乙醇(體積比2:1)的混合溶劑；
將上述所得到的提取液在5000rpm的轉速下離心分離5min以得到上清液，再用相應的溶劑，即甲醇與乙醇(體積比2:1)的混合液將剩餘渣滓洗滌兩次並離心分離，將每次分離得到的液體與上清液匯合得到上清液匯合液；
將上述匯合在一起的上清液匯合液旋轉蒸發以除去上清液匯合液中的甲醇與乙醇的混合溶劑，得到粗油脂；
將得到的粗油脂溶解到正己烷溶劑中得到粗油脂溶液，將粗油脂溶液移至分液漏鬥中，並加入等體積的濃度1%的硫酸鈉溶液洗滌三次以除去粗油脂溶液中的水溶性物質，然後收集洗滌後的粗油脂溶液上層有機相併旋轉蒸發除去正己烷溶劑，得到總油脂；
最終，粗油脂的回收率90.06%，總油脂的回收率為64.28%。
[0031]實施例2
稱取2g的幹藻，將幹藻溶解於密閉反應器中的溶劑中，並在70°C水浴條件下提取I小時得到提取液，溶劑是40ml的甲醇與異丙醇(體積比2:1)的混合溶液；
將上述所得提取液在5000rpm的轉速下離心分離5min以得到上清液，再用相應的溶劑，即甲醇與異丙醇(體積比2:1)的混合液將剩餘渣滓洗滌兩次並離心分離，將每次分離得到的液體與上清液匯合得到上清液匯合液；
將上述匯合在一起的上清液匯合液旋轉蒸發以除去上清液匯合液中的甲醇與異丙醇的混合溶劑，得到粗油脂；
將得到的粗油脂溶解到正己烷溶劑中得到粗油脂溶液，將粗油脂溶液移至分液漏鬥中，並加入等體積的濃度1%的硫酸鈉溶液洗滌三次以除去粗油脂溶液中的水溶性物質，然後收集洗滌後的粗油脂溶液上層有機相併旋轉蒸發除去正己烷溶劑，得到總油脂；
最終，粗油脂的回收率86.82%，總脂的回收率為47.86%。
[0032]實施例3
稱取2g的幹藻，將幹藻溶解於密閉反應器中的溶劑中，並在70°C水浴條件下提取I小時得到提取液，溶劑是40ml的甲醇與乙醇(體積比1:2)的混合溶劑；
將上述所得提取液在5000rpm的轉速下離心分離5min以得到上清液，再用相應的溶劑，即甲醇與乙醇(體積比1:2)的混合液將剩餘渣滓洗滌兩次並離心分離，將每次分離得到的液體與上清液匯合得到上清液匯合液；
將 上述匯合在一起的上清液匯合液旋轉蒸發以除去上清液匯合液中的甲醇與乙醇的混合溶劑，得到粗油脂；將得到的粗油脂溶解到正己烷溶劑中得到粗油脂溶液，將粗油脂溶液移至分液漏鬥中，並加入等體積的濃度1%的硫酸鈉溶液洗滌三次以除去粗油脂溶液中的水溶性物質，然後收集洗滌後的粗油脂溶液上層有機相併旋轉蒸發除去正己烷溶劑，得到總油脂；
最終，粗油脂的回收率84.34%，總脂的回收率為54.32%。
[0033]實施例4
稱取2g的幹藻，將幹藻溶解於密閉反應器中的溶劑中，並在70°C水浴條件下提取I小時得到提取液，溶劑是40ml的甲醇與異丙醇(體積比1:2)的混合溶液；
將上述所得提取液在5000rpm的轉速下離心分離5min以得到上清液，再用相應的溶劑，即甲醇與異丙醇(體積比1:2)的混合液將剩餘渣滓洗滌兩次並離心分離，將每次分離得到的液體與上清液匯合得到上清液匯合液；
將上述匯合在一起的上清液匯合液旋轉蒸發以除去上清液匯合液中的甲醇與異丙醇的混合溶劑，得到粗油脂；
將得到的粗油脂溶解到正己烷溶劑中得到粗油脂溶液，將粗油脂溶液移至分液漏鬥中，並加入等體積的濃度1%的硫酸鈉溶液洗滌三次以除去粗油脂溶液中的水溶性物質，然後收集洗滌後的粗油脂溶液上層有機相併旋轉蒸發除去正己烷溶劑，得到總油脂； 最終，粗油脂的回收率79.54%，總脂的回收率為42.53%。
[0034]實施例5
稱取7g的溼藻(乾重為2g)，將溼藻溶解於密閉反應器中的溶劑中，並在70°C水浴條件下提取I小時得到提取液，溶劑是40ml的甲醇與乙醇(體積比2:1)的混合溶劑；
將上述所得提取液在5000rpm的轉速下離心分離5min以得到上清液，再用相應的溶劑，即甲醇與乙醇(體積比2:1)的混合液將剩餘渣滓洗滌兩次並離心分離，將每次分離得到的液體與上清液匯合得到上清液匯合液；
將上述匯合在一起的上清液匯合液旋轉蒸發以除去上清液匯合液中的甲醇與乙醇的混合溶劑，得到粗油脂；
將得到的粗油脂溶解到正己烷溶劑中得到粗油脂溶液，將粗油脂溶液移至分液漏鬥中，並加入等體積的濃度1%的硫酸鈉溶液洗滌三次以除去粗油脂溶液中的水溶性物質，然後收集洗滌後的粗油脂溶液上層有機相併旋轉蒸發除去正己烷溶劑，得到總油脂；
最終，粗油脂的回收率77.39%，總脂的回收率為92.02%。
[0035]實施例6
稱取7g的溼藻(乾重為2g)，將溼藻溶解於密閉反應器中的溶劑中，並在70°C水浴條件下提取I小時得到提取液，溶劑是40ml的甲醇與異丙醇(體積比2:1)的混合溶液；
將上述所得提取液在5000rpm的轉速下離心分離5min以得到上清液，再用相應的溶劑，即甲醇與異丙醇(體積比2:1)的混合液將剩餘渣滓洗滌兩次並離心分離，將每次分離得到的液體與上清液匯合得到上清液匯合液；
將上述匯合在一起的上清液匯合液旋轉蒸發以除去甲醇與異丙醇的混合溶劑，得到粗油脂；
將得到的粗油脂溶解到正己烷溶劑中得到粗油脂溶液，將粗油脂溶液移至分液漏鬥中，並加入等體積的濃度1%的硫酸鈉溶液洗滌三次以除去粗油脂溶液中的水溶性物質，然後收集洗滌後的粗油脂溶液上層有機相併旋轉蒸發除去正己烷溶劑，得到總油脂；最終，粗油脂的回收率77.08%,總脂的回收率為88.06%。
[0036]實施例7
稱取2g的幹藻，將幹藻溶解於密閉反應器中的溶劑中，並在40°C水浴下提取2.5小時得到提取液，溶劑是40ml的甲醇與乙醇(體積比2:1)的混合溶劑；
將上述所得提取液在5000rpm的轉速下離心分離5min以得到上清液，再用相應的溶劑，即甲醇與乙醇(體積比2:1)的混合液將剩餘渣滓洗滌兩次並離心分離，將每次分離得到的液體與上清液匯合得到上清液匯合液；
將上述匯合在一起的上清液匯合液旋轉蒸發以除去甲醇與乙醇的混合溶劑，得到粗油
月旨;
將得到的粗油脂溶解到正己烷溶劑中得到粗油脂溶液，將粗油脂溶液移至分液漏鬥中，並加入等體積的濃度1%的硫酸鈉溶液洗滌三次以除去粗油脂溶液中的水溶性物質，然後收集洗滌後的粗油脂溶液上層有機相併旋轉蒸發除去正己烷溶劑，得到總油脂；
最終，粗油脂的回收率80.35%，總脂的回收率為45.32%。
[0037]在以上各實例中，震蕩的速度以及料液比對於油脂的提取沒有顯著的影響。
[0038]本發明提取微藻中油脂的方法採用混合醇作為萃取溶劑，由於甲醇具有良好的穿透性，能夠在常溫下輕鬆的穿透細胞壁和細胞膜，從而進入細胞內進行油脂的提取，但是由於甲醇自身的溶解度過低，其油脂提取能力，尤其是中性油脂的提取能力很差；而乙醇和異丙醇雖然有較高的油脂溶解度，但是其細胞穿透能力不足。所以，考慮將甲醇與乙醇或者異丙醇組成混合醇作為提取溶劑，兼有二者的優勢。傳統的甲醇和氯仿混合溶劑雖然有很強的油脂提取能力，但是氯仿和水是不互溶的，所以該方法不能直接用來提取溼藻中的油脂。但是乙醇和異丙醇都是水溶性的醇，他們能夠直接提取溼藻中的油脂並且無毒無害。
[0039]上面結合實施例對本發明進行了示例性的描述，顯然本發明的實現並不受上述方式的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進將本發明的構思和技術方 案直接應用於其它場合的，均在本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種提取微藻中油脂的方法，其特徵在於:包括以下步驟: 步驟1、在密封反應器中，將微藻溶解於混合醇溶劑中，一邊震蕩，一邊加熱萃取得到提取液； 步驟2、將步驟I所得提取液進行離心分離以得到上清液，再用與步驟I中相同的混合醇溶劑將剩餘渣滓洗滌多次並離心分離，將每次分離得到的液體與所述上清液匯合得到上清液匯合液； 步驟3、將步驟2中得到的上清液匯合液旋轉蒸發以除去上清液匯合液中的混合醇溶劑，得到粗油脂； 步驟4、將步驟3中得到的粗油脂溶解到正己烷溶劑中以得到粗油脂溶液，將粗油脂溶液移至分液漏鬥中，並加入去離子水或者中性鹽溶液洗滌多次以除去粗油脂溶液中的水溶性物質，然後收集洗滌後的粗油脂溶液上層有機相併旋轉蒸發除去正己烷溶劑，得到總油脂。
2.根據權利要求1所述的提取微藻中油脂的方法，其特徵在於:混合醇溶劑為甲醇和其他低碳醇中的一種或幾種的混合液。
3.根據權利要求2所述的提取微藻中油脂的方法，其特徵在於:甲醇和其他低碳醇的體積比為1:10-10:1。
4.根據權利要求3所述的提取微藻中油脂的方法，其特徵在於:甲醇與其他低碳醇的體積比為1:2-2:1。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的提取微藻中油脂的方法，其特徵在於:其他低碳醇包括乙醇或異丙醇。
6.根據權利要求1所述的提取微藻中油脂的方法，其特徵在於:步驟I中微藻是幹藻或溼藻，藻類為小球藻或金球藻或綠藻。
7.根據權利要求1所述的提取微藻中油脂的方法，其特徵在於:步驟I中加熱萃取的溫度是0_120°C。
8.根據權利要求1所述的提取微藻中油脂的方法，其特徵在於:步驟I中萃取時浸提的次數為1-100次，總的浸提時間為1-500分鐘。
9.根據權利要求1或9所述的提取微藻中油脂的方法，其特徵在於:步驟I中萃取時浸提的次數為1-10次，總的浸提時間為30-180分鐘。
10.根據權利要求1所述的提取微藻中油脂的方法，其特徵在於:步驟I中混合醇溶劑和藻粉乾重的比例為1:1-1000:1, V (ml):m(g)。
【文檔編號】C11B1/10GK103937604SQ201410137528
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月8日 優先權日:2014年4月8日
【發明者】馮嵬, 黃俊遠 申請人:北京化工大學