專利名稱：超臨界萃取裂殖壺菌不飽和脂肪酸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從裂殖壺菌中萃取不飽和脂肪酸的方法，特別是一種超 臨界萃取裂殖壺菌不飽和脂肪酸的方法。
背景技術(shù)：
以DHA (二十二碳六烯酸)為代表的n-3多不飽和脂肪酸是指碳原子數(shù)多 于或等于18且含有兩個(gè)或兩個(gè)以上雙鍵的一類脂肪酸。此類不飽和脂肪酸具 有防治心血管疾病、抗癌、抗炎、促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)和視覺系統(tǒng)發(fā)育等重要生理 作用，常被作為添加劑加入奶粉、飲料、面包等食品中。傳統(tǒng)上，n-3多不飽 和脂肪酸包括DHA的主要來源是海洋魚油。隨著海洋漁業(yè)資源的日益緊張， 魚油很難滿足人們對(duì)于n-3多不飽和脂肪酸的需求。同時(shí)，以魚油為原料生 產(chǎn)的n-3多不飽和脂肪酸存在腥臭味，后處理過程要經(jīng)油水分離、濃縮、蒸 餾、精制、脫臭等步驟，工藝復(fù)雜，產(chǎn)品價(jià)格極為昂貴。海洋微生物，特別 是一些微藻與真菌，被認(rèn)為是海洋食物鏈中n-3多不飽和脂肪酸的原始生產(chǎn) 者。海洋魚類正是由于攝食了這類微生物才使得n-3多不飽和脂肪酸在體內(nèi) 大量積累。因此，利用海洋微生物替代魚油生產(chǎn)n-3多不飽和脂肪酸DHA成 為各國(guó)研究的重點(diǎn)。裂殖壺菌是一種類藻的海洋真菌，其細(xì)胞中積累了大量 的油脂，總脂肪酸中不飽和脂肪酸含量很高，其中主要為n-3不飽和脂肪酸 DHA，且細(xì)胞中90%以上的油脂以人體易吸收的中性油脂——甘油三酯的形式存在，是一種理想的DHA新資源。目前不飽和脂肪酸的提取方法主要有溶劑
法、超臨界流體萃取法等。利用溶劑法從海洋微生物中提取、分離、濃縮不 飽和脂肪酸操作比較繁瑣，原料中其它營(yíng)養(yǎng)成分的綜合利用也比較困難。超 臨界流體萃取是近年來發(fā)展起來的新型的分離技術(shù)。由于它的萃取溫度低、 不易破壞被萃取物的生理活性、選擇性好、無溶劑殘留，所以特別適合于萃 取熱敏性、易氧化的天然產(chǎn)物。利用超臨界流體萃取技術(shù)從海洋微生物中提 取不飽和脂肪酸具有極大的應(yīng)用前景，但是傳統(tǒng)超臨界流體萃取方式也存在 萃取時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種萃取時(shí)間 短、提取得率高的超臨界萃取裂殖壺菌不飽和脂肪酸的方法。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明是 一種超臨界萃取裂殖壺菌不飽和脂肪酸的方法，其特點(diǎn)是，其步驟如下，
(1) 將干燥后的裂殖壺菌粉末裝入超臨界萃取裝置的萃取釜中；
(2) 將超臨界萃取裝置的工藝參數(shù)調(diào)至以下設(shè)定工藝參數(shù)萃取溫度為
35°C、萃取壓力為30MPa、分離溫度為50°C、分離壓力為12MPa、流體 流量為10L h—\乙醇夾帶劑用量占萃取介質(zhì)(C02)總重量的6%，然后 開始萃取，同時(shí)開啟超聲波裝置，在每升萃取釜中產(chǎn)生的超聲波電功率 為500W,萃取9-11 min后關(guān)閉超聲裝置；
(3) 維持步驟(2)設(shè)定的超臨界萃取裝置的工藝參數(shù)不變，繼續(xù)萃取45-55 min，得不飽和脂肪酸萃取液。
以上所述的超臨界萃取裂殖壺菌不飽和脂肪酸的方法的技術(shù)方案的步驟(2)中，優(yōu)選萃取IO min后關(guān)閉超聲裝置；在步驟(3)中，繼續(xù)萃取的時(shí) 間優(yōu)選為50min。
本發(fā)明提供的超臨界萃取裂殖壺菌不飽和脂肪酸的方法是將干燥后的裂 殖壺菌用超臨界流體作為萃取介質(zhì)進(jìn)行萃取，同時(shí)通過超聲波對(duì)萃取過程進(jìn) 行強(qiáng)化。本發(fā)明萃取方法中所使用的超臨界萃取裝置和超聲波裝置可以是現(xiàn) 有技術(shù)中公開的任何一種可適用的超臨界萃取裝置和超聲波裝置。
本發(fā)明方法萃取所得的萃取物可以應(yīng)用氣相色譜分析法驗(yàn)證其主要含有 不飽和脂肪酸，其中DHA的含量可達(dá)到2(F。以上。
本發(fā)明用超臨界流體萃取裂殖壺菌的不飽和脂肪酸，用無毒、無殘留的 超臨界流體作提取介質(zhì)，并在接近室溫的條件下萃取，通過改變溫度或壓力 使溶質(zhì)在超臨界流體中的溶解度發(fā)生改變，通過超聲波的破壞菌體細(xì)胞結(jié)構(gòu)， 加快不飽和脂肪酸的溶出速度，縮短了提取時(shí)間。超臨界流體萃取特別是超 臨界C02提取具有如下一些優(yōu)點(diǎn)。2價(jià)廉易得又無色、無味、無毒，且通常 條件下為氣體，無溶劑殘留問題；超臨界萃取通常是在低溫下完成，整個(gè)提 取分離過程在暗場(chǎng)中進(jìn)行，能最大程度地保持各組分的原有特性；溶解在超 臨界C02中的溶質(zhì)可以很容易通過減壓的方法進(jìn)行分離，并且萃取產(chǎn)物不斷被 移走，萃取過程在連續(xù)狀態(tài)下進(jìn)行，操作步驟少，流程簡(jiǎn)單；超臨界C02具有 相對(duì)低的粘度和高的擴(kuò)散系數(shù)，從而產(chǎn)生較快的萃取，并且超臨界C02的溶解 能力可以通過改變溫度和壓力來進(jìn)行控制，因此可以達(dá)到很高的選擇性；C02 只對(duì)溶質(zhì)起作用，不改變?nèi)苜|(zhì)之外的任何成分或原料基體，不會(huì)產(chǎn)生任何新 的"三廢"物質(zhì)，對(duì)環(huán)境保護(hù)極為有利，用純C02提取后的料渣，還能進(jìn)行綜 合利用。本發(fā)明萃取方法通過優(yōu)選萃取工藝參數(shù)，同時(shí)應(yīng)用超聲波強(qiáng)化作用，在
不改變提取物的性質(zhì)的同時(shí)，能顯著提高提取效率；而且用本發(fā)明方法萃取
時(shí)間短，萃取的不飽和脂肪酸純度高。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l。 一種超臨界萃取裂殖壺菌不飽和脂肪酸的方法，其步驟如下，
(1) 將干燥后的裂殖壺菌粉末裝入超臨界萃取裝置的萃取釜中；
(2) 將超臨界萃取裝置的工藝參數(shù)調(diào)至以下設(shè)定工藝參數(shù)萃取溫度為 35°C、萃取壓力為30MPa、分離溫度為50°C、分離壓力為12MPa、流體 流量為10L h—\乙醇夾帶劑用量占萃取介質(zhì)總重量的6%，然后開始萃 取，同時(shí)開啟超聲波裝置，在每升萃取釜中產(chǎn)生的超聲波電功率為500W, 萃取9 min后關(guān)閉超聲裝置；
(3) 維持步驟(2)設(shè)定的超臨界萃取裝置的工藝參數(shù)不變，繼續(xù)萃取45min， 得不飽和脂肪酸萃取液。
實(shí)施例2。 一種超臨界萃取裂殖壺菌不飽和脂肪酸的方法，其步驟如下，
(1) 將干燥后的裂殖壺菌粉末裝入超臨界萃取裝置的萃取釜中；
(2) 將超臨界萃取裝置的工藝參數(shù)調(diào)至以下設(shè)定工藝參數(shù)萃取溫度為 35°C、萃取壓力為30MPa、分離溫度為50°C、分離壓力為12MPa、流體 流量為10L h—1、乙醇夾帶劑用量占萃取介質(zhì)總重量的6%，然后開始萃 取，同時(shí)開啟超聲波裝置，在每升萃取釜中產(chǎn)生的超聲波電功率為500W， 萃取10 min后關(guān)閉超聲裝置；
(3) 維持步驟(2)設(shè)定的超臨界萃取裝置的工藝參數(shù)不變，繼續(xù)萃取50min， 得不飽和脂肪酸萃取液。實(shí)施例3。
一種超臨界萃取裂殖壺菌不飽和脂肪酸的方法，其步驟如下，
(1) 將干燥后的裂殖壺菌粉末裝入超臨界萃取裝置的萃取釜中；
(2) 將超臨界萃取裝置的工藝參數(shù)調(diào)至以下設(shè)定工藝參數(shù)萃取溫度為
35°C、萃取壓力為30MPa、分離溫度為50°C、分離壓力為12MPa、流體 流量為10L h—\乙醇夾帶劑用量占萃取介質(zhì)總重量的6%,然后開始萃 取，同時(shí)開啟超聲波裝置，在每升萃取釜中產(chǎn)生的超聲波電功率為500W， 萃取ll min后關(guān)閉超聲裝置；
(3) 維持步驟(2)設(shè)定的超臨界萃取裝置的工藝參數(shù)不變，繼續(xù)萃取55min， 得不飽和脂肪酸萃取液。
實(shí)驗(yàn)對(duì)比例。以下是發(fā)明人所做的裂殖壺菌不飽和脂肪酸的對(duì)比萃取實(shí)驗(yàn)。
對(duì)比實(shí)驗(yàn)例l。超臨界萃取最佳工藝條件的確定實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)一
一、 設(shè)備
1、江蘇南通華安超臨界萃取有限公司生產(chǎn)的HA231-50-06超臨界萃取裝置。
二、 萃取介質(zhì)超臨界C02
三、 工藝參數(shù)萃取溫度為35t:、萃取壓力為30MPa、分離溫度為5(TC、 分離壓力為12MPa、流體流量為10L h—\乙醇夾帶劑用量占萃取介質(zhì)總重量 的6%。
四、 不飽和脂肪酸(DHA)的測(cè)定方法氣相色譜法。
萃取步驟如下裝料，將干燥后的裂殖壺菌粉末裝入超臨界萃取裝置的萃取釜中；
將超臨界萃取裝置的工藝參數(shù)調(diào)至設(shè)定工藝參數(shù)(萃取溫度為35°C、萃 取壓力為30MPa、分離溫度為50°C、分離壓力為12MPa、流體流量為10L h—\
乙醇夾帶劑用量占萃取介質(zhì)總重量的6%); 維持萃取工藝參數(shù)不變，萃取100min;
萃取完成后，降低萃取釜壓力，取出廢渣，得到萃取液。
實(shí)驗(yàn)二。設(shè)備和萃取步驟同實(shí)驗(yàn)一，在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇了對(duì)
萃取過程產(chǎn)生直接影響的萃取溫度、萃取壓力、分離溫度、分離壓力進(jìn)行L9
(34)正交試驗(yàn)，優(yōu)化超臨界C02萃取法提取裂殖壺菌不飽和脂肪酸(DHA)的工
藝，試驗(yàn)參數(shù)及結(jié)果見表一，萃取時(shí)間為100min。 表一-
試驗(yàn) 編號(hào)萃取溫度 /。c萃取壓力 / MPa分離溫度 /。C分離壓力 / MPaDHA提取率 /%
3525451066.3
23530501272.0
3535551467.7
44025501467.1
54030551065.2
64035451258.6
4525551257.5
': 84530501452.4
94535451057. 3
3530501272.0
根據(jù)表一的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終確定超臨界C02萃取法提取裂殖壺菌不飽和脂 肪酸(DHA)的最佳工藝參數(shù)為萃取溫度為35"C、萃取壓力為30MPa、分離溫 度為5(TC、分離壓力為12MPa、流體流量為10L h—1、乙醇夾帶劑用量占萃取介質(zhì)總重量的6%。在此工藝條件之下，進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，萃取時(shí)間100min，經(jīng) 測(cè)定，裂殖壺菌不飽和脂肪酸(DHA)提取率為72%,經(jīng)氣相色譜法測(cè)定其中 DHA占總脂肪酸含量的18%。
對(duì)比實(shí)驗(yàn)例2。提取率和萃取時(shí)間對(duì)比及其結(jié)果參照

圖1。
實(shí)驗(yàn)三(應(yīng)用本發(fā)明萃取方法)。
一、 設(shè)備
1、 江蘇南通華安超臨界萃取有限公司生產(chǎn)的HA231-50-06超臨界萃取裝置。
2、 超聲波裝置中國(guó)專利200820053135.4所公開的超聲強(qiáng)化超臨界或 亞臨界流體萃取裝置，可在超臨界流體萃取的同時(shí)在高壓萃取釜中產(chǎn)生超聲 場(chǎng)。
二、 萃取介質(zhì)超臨界C02
三、 工藝參數(shù)萃取溫度為35'C、萃取壓力為30MPa、分離溫度為5(TC、 分離壓力為12MPa、流體流量為10L h—\乙醇夾帶劑用量占萃取介質(zhì)總重量 的6%、超聲波功率為500W、超聲波頻率為20KHz、超聲作用時(shí)間為10min。
四、 不飽和脂肪酸(DHA)的測(cè)定方法氣相色譜法。 萃取步驟如下
裝料，將干燥后的裂殖壺菌粉末裝入超臨界萃取裝置的萃取釜中； 將超臨界萃取裝置的工藝參數(shù)調(diào)至設(shè)定工藝參數(shù)萃取溫度為35°C、萃
取壓力為30MPa、分離溫度為50°C、分離壓力為12MPa、流體流量為10L h—\
乙醇夾帶劑用量占萃取介質(zhì)總重量的6%;
開始萃取，同時(shí)開啟超聲波裝置，在每升萃取釜中產(chǎn)生的超聲波電為500W， 10 min后關(guān)閉超聲裝置；
維持超臨界萃取裝置的萃取工藝參數(shù)不變，繼續(xù)萃取50 inin;
萃取完成后，降低萃取釜壓力，取出廢渣，得到萃取液。
經(jīng)測(cè)定，裂殖壺菌不飽和脂肪酸(DHA)提取率為93。/。，經(jīng)氣相色譜法測(cè)定 其中DHA占總脂肪酸含量的23%。
實(shí)驗(yàn)四(應(yīng)用對(duì)比萃取方法l)。
設(shè)備江蘇南通華安超臨界萃取有限公司生產(chǎn)的HA231-50-06超臨界萃 取裝置。
萃取介質(zhì)超臨界C02。
工藝參數(shù)萃取溫度為35。C、萃取壓力為30MPa、分離溫度為50°C、分 離壓力為12MPa、流體流量為10L h—'、乙醇夾帶劑用量占萃取介質(zhì)總重量的 6%。
不飽和脂肪酸(DHA)的測(cè)定方法氣相色譜法。
萃取步驟如下
裝料，將干燥后的裂殖壺菌粉末裝入超臨界萃取裝置的萃取釜中；
將超臨界萃取裝置的工藝參數(shù)調(diào)至設(shè)定工藝參數(shù)(萃取溫度為35°C、萃 取壓力為30MPa、分離溫度為50°C、分離壓力為12MPa、流體流量為10L h—\ 乙醇夾帶劑用量占萃取介質(zhì)總重量的6%)，最佳萃取時(shí)間為IOO min;
萃取完成后，降低萃取釜壓力，取出廢渣，得到萃取液。
實(shí)驗(yàn)五(應(yīng)用對(duì)比萃取方法2)。
設(shè)備江蘇南通華安超臨界萃取有限公司生產(chǎn)的HA231-50-06超臨界萃 取裝置。萃取介質(zhì)超臨界C02。
工藝參數(shù)萃取溫度為35。C、萃取壓力為30MPa、分離溫度為50°C、分 離壓力為12MPa、流體流量為10L h—\乙醇夾帶劑用量占萃取介質(zhì)總重量的 6%、超聲波功率為每升萃取釜中產(chǎn)生的超聲波電功率為200W、超聲波頻率為 20KHz、超聲強(qiáng)化時(shí)間為整個(gè)萃取過程(根據(jù)現(xiàn)有裝置實(shí)際操作的效果，如進(jìn) 行超過10min的超聲強(qiáng)化，在每升萃取釜中產(chǎn)生的超聲波電功率不能超過200 W，否則會(huì)產(chǎn)生明顯的升溫影響萃取過程，但超聲強(qiáng)化時(shí)間不超過10min，最 大的超聲波電功率可達(dá)500 W，產(chǎn)生的升溫對(duì)萃取過程影響不大)。
不飽和脂肪酸(DHA)的測(cè)定方法氣相色譜法。
萃取步驟如下
裝料，將干燥后的裂殖壺菌粉末裝入超臨界萃取裝置的萃取釜中； 將超臨界萃取裝置的工藝參數(shù)調(diào)至設(shè)定工藝參數(shù)(萃取溫度為35°C、萃
取壓力為30MPa、分離溫度為5(TC、分離壓力為12MPa、流體流量為10L h—\
乙醇夾帶劑用量占萃取介質(zhì)總重量的6%);
開始萃取，同時(shí)開啟超聲波裝置，在整個(gè)萃取過程中每升萃取釜中產(chǎn)生
的超聲波電功率為200W，最佳萃取對(duì)間為80min;
萃取完成后，降低萃取釜壓力，取出廢渣，得到萃取液。 從圖1中可以看出，實(shí)驗(yàn)三(本發(fā)明萃取方法)萃取裂殖壺菌不飽和脂 肪酸(DHA)的提取率更高，達(dá)93%，時(shí)間更短，最佳萃取時(shí)間為60min;而 實(shí)驗(yàn)四(對(duì)比萃取方法l)的提取率為73%，最佳萃取時(shí)間為100min;實(shí)驗(yàn) 五(對(duì)比萃取方法2)的提取率為85%，最佳萃取時(shí)間為80 min。 發(fā)明人通過顯微觀測(cè)(照電子顯微鏡)，對(duì)上述3個(gè)實(shí)驗(yàn)提取后的廢渣進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)采用實(shí)驗(yàn)三(本發(fā)明萃取方法)后裂殖壺菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)已被 超聲波嚴(yán)重破壞；采用實(shí)驗(yàn)四(對(duì)比萃取方法l)后裂殖壺菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)沒有
被破壞；采用實(shí)驗(yàn)五(對(duì)比萃取方法2)后裂殖壺菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)基本沒被破壞。
因此，本發(fā)明方法萃取率的提高主要是由于裂殖壺菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)已被超聲波 破壞導(dǎo)致的，本發(fā)明方法所述超聲波的使用可以帶來顯著的技術(shù)效果。
權(quán)利要求
1、一種超臨界萃取裂殖壺菌不飽和脂肪酸的方法，其特征在于，其步驟如下，(1)將干燥后的裂殖壺菌粉末裝入超臨界萃取裝置的萃取釜中；(2)將超臨界萃取裝置的工藝參數(shù)調(diào)至以下設(shè)定工藝參數(shù)萃取溫度為35℃、萃取壓力為30MPa、分離溫度為50℃、分離壓力為12MPa、流體流量為10L·h-1、乙醇夾帶劑用量占萃取介質(zhì)總重量的6％，然后開始萃取，同時(shí)開啟超聲波裝置，在每升萃取釜中產(chǎn)生的超聲波電功率為500W，萃取9-11min后關(guān)閉超聲裝置；(3)維持步驟(2)設(shè)定的超臨界萃取裝置的工藝參數(shù)不變，繼續(xù)萃取45-55min，得不飽和脂肪酸萃取液。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(2)中，萃取10min 后關(guān)閉超聲裝置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(3)中，繼續(xù)萃取 的時(shí)間為50min。
全文摘要
本發(fā)明是一種超臨界萃取裂殖壺菌不飽和脂肪酸的方法，其特征在于，其步驟如下，將干燥后的裂殖壺菌粉末裝入超臨界萃取裝置的萃取釜中；設(shè)定超臨界萃取裝置的工藝參數(shù)，然后開始萃取，同時(shí)開啟超聲波強(qiáng)化裝置，在每升萃取釜中產(chǎn)生的超聲波電功率為500W，萃取9-11min后關(guān)閉超聲裝置；維持步驟(2)設(shè)定的工藝參數(shù)不變，繼續(xù)萃取45-55min，得不飽和脂肪酸萃取液。本發(fā)明萃取方法通過優(yōu)選萃取工藝參數(shù)，同時(shí)應(yīng)用超聲波強(qiáng)化作用，在不改變提取物的性質(zhì)的同時(shí)，能顯著提高提取效率；而且用本發(fā)明方法萃取時(shí)間短，萃取的不飽和脂肪酸純度高。
文檔編號(hào)C07C51/48GK101550078SQ20091002782
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者劉云鶴, 周鳴謙, 王淑軍, 冰 許 申請(qǐng)人:淮海工學(xué)院