專利名稱：一種微生物油脂的提取及精煉方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微生物油脂的提取及精煉方法。
背景技術(shù)：
長鏈多不飽和脂肪酸與人類的營養(yǎng)息息相關(guān)。雖然成人能通過前體合成花生四烯酸和二十二碳六烯酸等長鏈不飽和脂肪酸，但對于嬰幼兒來說，其合成能力尚有所欠缺，因此需要及時(shí)補(bǔ)充花生四烯酸和二十二碳六烯酸等長鏈不飽和脂肪酸，以促使嬰幼兒大腦及視網(wǎng)膜的發(fā)育。為此，世界糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織聯(lián)合委員會(huì)提出在嬰兒配方奶粉中添加花生四烯酸和二十二碳六烯酸。
目前對微生物油脂浸出提取的方法很多，包括公開號(hào)為CN101133144A的中國專利中提到的混合植物種子進(jìn)行壓榨的方法，由于微生物細(xì)胞是單個(gè)細(xì)胞，個(gè)體承壓能力極強(qiáng)，僅僅靠壓榨是很難將微生物細(xì)胞內(nèi)的微生物油脂壓榨出來，因此該專利后期使用溶劑浸出工藝，但其操作流程過于復(fù)雜，同時(shí)加入了植物種子，降低了微生物油脂中多不飽和脂肪酸的含量；公開號(hào)為CN1447860A的中國專利中提出將微生物細(xì)胞收集后通過酶促技術(shù)溶解細(xì)胞壁后分離出微生物油脂，該方法雖然可以不使用溶劑，但是其提取效果不容樂觀； CN1279154C中提到使用二氧化碳超臨界萃取技術(shù)萃取微生物油脂，而目前對于超臨界萃取技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用的報(bào)道較多，但可以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的還不多見。
除此，目前還沒有專門針對微生物油脂精煉技術(shù)的研究。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種工業(yè)生產(chǎn)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煉方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
—種微生物油脂的提取及精煉方法，其特征在于它包括以下步驟
(I)發(fā)酵液后處理
(I. I)微生物滅活在發(fā)酵結(jié)束后，將發(fā)酵液進(jìn)行高溫瞬時(shí)滅活處理；
(1.2)菌液分離控制發(fā)酵液的溫度不高于50°C，通過板框分離發(fā)酵液，收集并粉碎濾餅即濕菌體；
(I. 3)干燥對濕菌體進(jìn)行干燥，得到干菌體；
(2)微生物油脂提取
(2. I)在萃取溫度不高于60°C的溫度條件下使用己烷、乙醚、石油醚、乙醇、丙酮中的一種從干菌體中萃取微生物油脂，得到混合油；
(2. 2)將萃取得到的混合油降溫至-10 10°C，過濾除去混合油中的雜質(zhì)及膠質(zhì)， 然后將過濾得到的的混合油在不高于60°C的溫度條件下真空脫溶，得到毛油，真空脫溶后萃取劑的殘留量優(yōu)選< 5000ppm即5000mg/kg ；
(3)精煉
(3. I)堿煉在毛油中加入有機(jī)溶劑正己烷、石油醚或乙醚，然后進(jìn)行堿煉，中和油脂中的游離脂肪酸，并除去皂腳，再在不高于60°C的溫度條件下真空脫溶，真空脫溶后有機(jī)溶劑的殘留量彡5000ppm即5000mg/kg ；
(3. 2)去除危害物在步驟(3. I)堿煉后的體系中先加入活性白土進(jìn)行脫色，然后加入二氧化硅和活性炭對危害物進(jìn)行吸附，再過濾除去活性白土、二氧化硅和活性炭；
(3. 3) 180 190°C脫臭，得到成品油。
按上述方案，所述步驟(I. I)的滅活溫度為122±2°C，滅活時(shí)間< 20s。
按上述方案，所述步驟(I. 3)采用沸騰干燥塔并控制進(jìn)風(fēng)溫度為70 80°C進(jìn)行， 干燥后干菌體中的水分含量不高于8wt %。
按上述方案，所述步驟(2. I)的萃取劑優(yōu)選為膠質(zhì)不溶的丙酮，萃取采用多次重復(fù)萃取方式，萃取重復(fù)次數(shù)為5 10次，萃取劑的體積用量和干菌體的重量比為O. 5 5 : lmL/g0
按上述方案，所述步驟(3. I)的有機(jī)溶劑優(yōu)選為正己烷，正己烷和毛油的體積比為I : I 5。
按上述方案，所述步驟(3. I)中堿煉所用的堿液為氫氧化鈉溶液。
按上述方案，所述步驟(3. 2)中活性白土的加入量為毛油的2 5wt%，二氧化硅的加入量為毛油的O. 5 3wt%，活性炭的加入量為毛油的O. I Iwt ;所述的脫色或吸附為在50±2°C和低于IOOOpa的絕壓條件下，以50 70轉(zhuǎn)/min的攪拌速率攪拌30min以上。
按上述方案，所述步驟(3. 2)中活性白土的加入量為毛油的3 4wt%，二氧化硅的加入量為毛油的O. 7 Iwt %，活性炭的加入量為毛油的O. 3 O. 5wt%。
按上述方案，所述的步驟(3. 3)中真空度為絕壓彡300pa，每批脫臭量彡120kg, 脫臭時(shí)間為30±5min，脫臭蒸汽使用量為O. 9 I. Ikg蒸汽/kg油脂，脫臭升溫時(shí)間和降溫時(shí)間均< 30min。
本發(fā)明的有益效果
I、在發(fā)酵結(jié)束后將發(fā)酵液使用高溫瞬時(shí)滅活，可有效控制發(fā)酵后處理過程中發(fā)酵條件的變化而可能出現(xiàn)的異常發(fā)酵；
2、采用膠質(zhì)難溶的萃取劑進(jìn)行萃取，然后通過低溫過濾可有效去除毛油中的雜質(zhì)和膠質(zhì)，從而在后續(xù)精煉過程中省去脫膠工藝，避免了高溫水化脫膠過程中油脂的氧化變質(zhì)；
3、采用吸附劑吸附去除危害物，可有效地將油脂中的危害物含量降至極低水平；
4、該方法中步驟(I. 2)、(I. 3)、(2. I)、(2. 2)、(3. I)和(3. 2)均低溫進(jìn)行，從而可防止微生物細(xì)胞內(nèi)微生物油脂的氧化；
5、低溫小批量脫臭，有效防止了油脂中異構(gòu)體如反式脂肪酸的產(chǎn)生；具體實(shí)施方式
實(shí)施例I
前發(fā)酵
I原始菌株的活化將使用安倍管保存的高山被孢霉菌株接種到PDA斜面培養(yǎng)基上，在28 ± I °C下培養(yǎng)8天，選取菌絲和孢子生長旺盛的PDA培養(yǎng)基平板，取下培養(yǎng)基上的菌絲和孢子，用無菌水制成孢子懸液；
2種子培養(yǎng)將孢子懸液接種于搖瓶培養(yǎng)基中，在28±1°C下振搖培養(yǎng)48h,搖床振搖轉(zhuǎn)速為200±20轉(zhuǎn)/分鐘，液體培養(yǎng)基中主要原料組分的質(zhì)量百分比為葡萄糖4%、蛋白胨I %、酵母浸膏3%、基質(zhì)蒸餾水，pH值為7. 2 ；
3種子擴(kuò)大培養(yǎng)最終發(fā)酵罐體積為50m3，因此選取種子罐分別為10m3、lm3，將 1.5L步驟(2)的搖瓶種子發(fā)酵液接種到Im3的種子擴(kuò)大發(fā)酵罐中，種子培養(yǎng)基中主要原料組分的質(zhì)量百分比分別為葡萄糖6%、酵母粉I. 3%、食用油O. 15%、市政自來水，自然 pH值，空氣量根據(jù)需要控制在O. 8 I. 0m3/m3發(fā)酵液/min，罐內(nèi)壓力控制在O. 17MPa，在 30±2°C培養(yǎng)24h，發(fā)酵罐中發(fā)酵液的菌濃為25% (體積比)，將該種子發(fā)酵液接種入IOm3 的種子擴(kuò)大發(fā)酵罐進(jìn)行第二次擴(kuò)大培養(yǎng)，該種子擴(kuò)大發(fā)酵罐中種子培養(yǎng)基主要原料組分的質(zhì)量百分比為葡萄糖5 %、酵母粉2 %、食用油O. 2 %、市政自來水，自然pH值，空氣量根據(jù)需要控制在O. 8 I. OmVm3發(fā)酵液/min，罐內(nèi)壓力控制在O. 19MPa，攪拌速度控制為55轉(zhuǎn) /min，發(fā)酵培養(yǎng)28h后，發(fā)酵罐中發(fā)酵液的菌濃為30% ；
(4)將步驟(3)的第二次種子擴(kuò)大培養(yǎng)液接種到50m3的發(fā)酵罐中進(jìn)行初始發(fā)酵， 該發(fā)酵罐中發(fā)酵培養(yǎng)基的主要原料組分按質(zhì)量百分比計(jì)為葡萄糖4. 6%、酵母粉I. 5%、市政自來水，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值為6. 23，配料體積25m3 ;發(fā)酵溫度控制在30±2°C、pH 值自然變化、空氣量需要控制在O. 8 I. OmVm3發(fā)酵液/min，罐內(nèi)壓力在O. 25MPa，攪拌速度60轉(zhuǎn)/min，在該初始發(fā)酵過程中控制葡萄糖含量在3 3. 5wt%，當(dāng)發(fā)酵液中葡萄糖含量低于3wt%，開始流加濃度在10 30wt%的無菌葡萄糖溶液至葡萄糖含量達(dá)到3. 5wt% 時(shí)終止；并在發(fā)酵初始的16h內(nèi)根據(jù)泡沫產(chǎn)生情況加入食用油，食用油加入量按體積百分?jǐn)?shù)計(jì)為發(fā)酵液體積的O. I O. 3wt% ；
初始發(fā)酵工藝控制見下表I :
表I
時(shí)間接種后8h16h24h32h40h48h菌濃％ (體積比)O10283240————干菌體總油wt%O2228.332.134.538.545補(bǔ)糖后發(fā)酵液殘?zhí)荳t%4.63.13.13.63.53.353.2pH6.235.835.965.845.85.715.91加植物油流加植物油補(bǔ)糖根據(jù)發(fā)酵液中葡萄糖的含量補(bǔ)加濃度為 20wt%的無菌葡萄糖溶液
注當(dāng)菌濃達(dá)到40% (體積比)時(shí)，發(fā)酵液中的微生物細(xì)胞數(shù)已達(dá)到要求，下一步則是細(xì)胞轉(zhuǎn)化積累油脂的階段，菌濃變化不是很大，則無需再對菌濃繼續(xù)進(jìn)行檢測。
當(dāng)發(fā)酵培養(yǎng)至菌濃達(dá)到40% (體積比)，干菌體總油達(dá)到40wt%，初始發(fā)酵過程結(jié)5束；
后發(fā)酵階段使用發(fā)酵罐外循環(huán)換熱系統(tǒng)，將上述初始發(fā)酵的發(fā)酵液溫度在24h 內(nèi)降至25±2°C，同時(shí)在此過程中加入O. 01 O. 02% (重量百分?jǐn)?shù))的無菌氨水，調(diào)節(jié)pH 值至8. 25，并使用發(fā)酵罐內(nèi)盤管換熱器維持發(fā)酵液溫度在25±2°C，空氣量根據(jù)要求控制在I. O I. 5m3/m3發(fā)酵液/min,罐內(nèi)壓力在O. 25MPa,繼續(xù)發(fā)酵,在發(fā)酵過程中控制葡萄糖含量在I. O I. 5wt%,當(dāng)葡萄糖含量低于I. Owt %時(shí)開始流加濃度為10 30wt%的無菌葡萄糖溶液至葡萄糖含量達(dá)到I. 5被％時(shí)終止，當(dāng)花生四烯酸的含量高于40被％后停止補(bǔ)糖
后發(fā)酵工藝控制見下表2
表權(quán)利要求
1 一種微生物油脂的提取及精煉方法，其特征在于它包括以下步驟(1)發(fā)酵液后處理(I. I)微生物滅活在發(fā)酵結(jié)束后，將發(fā)酵液進(jìn)行高溫瞬時(shí)滅活處理；(I. 2)菌液分離控制發(fā)酵液的溫度不高于50°C，通過板框分離發(fā)酵液，收集并粉碎濾餅即濕菌體；(1.3)干燥對濕菌體進(jìn)行干燥，得到干菌體；(2)微生物油脂提取(2. I)在萃取溫度不高于60°C的溫度條件下使用己烷、乙醚、石油醚、乙醇、丙酮中的一種從干菌體中萃取微生物油脂，得到混合油；(2. 2)將萃取得到的混合油降溫至-10 10°C，過濾除去混合油中的雜質(zhì)及膠質(zhì)，然后將過濾得到的的混合油在不高于60°C的溫度條件下真空脫溶，得到毛油；(3)精煉(3. I)堿煉在毛油中加入有機(jī)溶劑正己烷、石油醚或乙醚，然后進(jìn)行堿煉，中和油脂中的游離脂肪酸，并除去皂腳，再在不高于60°C的溫度條件下真空脫溶；(3. 2)去除危害物在步驟(3. I)堿煉后的體系中先加入活性白土進(jìn)行脫色，然后加入二氧化硅和活性炭對危害物進(jìn)行吸附，再過濾除去活性白土、二氧化硅和活性炭；(3. 3) 180 190°C脫臭，得到成品油。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微生物油脂的提取及精煉方法，其特征在于所述步驟(I.O 的滅活溫度為122±2°C，滅活時(shí)間< 20s。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微生物油脂的提取及精煉方法，其特征在于所述步驟(I.3) 采用沸騰干燥塔并控制進(jìn)風(fēng)溫度為70 80°C進(jìn)行，干燥后干菌體中的水分含量不高于 8wt%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微生物油脂的提取及精煉方法，其特征在于所述步驟(2.I) 的萃取劑優(yōu)選為丙酮，萃取采用多次重復(fù)萃取方式，萃取重復(fù)次數(shù)為5 10次，萃取劑的體積用量和干菌體的重量比為O. 5 5 :1 mL/g。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微生物油脂的提取及精煉方法，其特征在于所述步驟(3.I) 的有機(jī)溶劑優(yōu)選為正己烷，正己烷和毛油的體積比為I :1 5。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微生物油脂的提取及精煉方法，其特征在于所述步驟(3.I) 中堿煉所用的堿液為氫氧化鈉溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微生物油脂的提取及精煉方法，其特征在于所述步驟(3.2) 中活性白土的加入量為毛油的2 5wt%，二氧化硅的加入量為毛油的O. 5 3wt%，活性炭的加入量為毛油的O. I Iwt ;所述的脫色或吸附為在50±2°C和低于IOOOpa的絕壓條件下，以50 70轉(zhuǎn)/min的攪拌速率攪拌30min以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微生物油脂的提取及精煉方法，其特征在于所述步驟(3.2) 中活性白土的加入量為毛油的3 4wt%，二氧化硅的加入量為毛油的O. 7 lwt%，活性炭的加入量為毛油的O. 3 O. 5wt%。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微生物油脂的提取及精煉方法，其特征在于所述的步驟 (3. 3)中真空度為絕壓< 300pa，每批脫臭量< 120kg，脫臭時(shí)間為30±5min，脫臭蒸汽使用量為O. 9 I. I kg蒸汽/kg油脂，脫臭升溫時(shí)間和降溫時(shí)間均彡30min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微生物油脂的提取及精煉方法。其特征在于它包括以下步驟(1)發(fā)酵液后處理在發(fā)酵結(jié)束后，將發(fā)酵液進(jìn)行高溫瞬時(shí)滅活處理；菌液分離得到濕菌體；干燥；(2)微生物油脂提取在萃取溫度不高于60℃的溫度條件下萃取微生物油脂,得到混合油；降溫至-10～10℃，過濾除去混合油中的雜質(zhì)及膠質(zhì)，然后真空脫溶，得到毛油；(3)精煉堿煉；在堿煉后的體系中先加入活性白土進(jìn)行脫色，然后加入二氧化硅和活性炭對危害物進(jìn)行吸附，再過濾除去活性白土、二氧化硅和活性炭；180～190℃脫臭，得到成品油。其是一種適用于微生物油脂的在工業(yè)生產(chǎn)上行之有效、可有效降低油脂中危害物含量的提取及精煉方法。
文檔編號(hào)C11B1/10GK102925280SQ20111022815
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月10日
發(fā)明者唐孝鵬, 汪志明, 周強(qiáng), 劉宏榮 申請人:嘉必優(yōu)生物工程(湖北)有限公司