本發(fā)明涉及生物化工技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種生產(chǎn)微藻油脂的方法。

背景技術(shù)：

微藻作為第三代生物質(zhì)能源，含油量高，易于培養(yǎng)，單位面積產(chǎn)量高等，因此受到廣泛關(guān)注。同時，微藻中富集了非常多的營養(yǎng)物質(zhì)，比如雨生紅球藻中含有蝦青素，鹽藻中含有β-胡蘿卜素，小球藻中含有成長因子cgf，許多藻類中普遍存在的ω-3不飽和脂肪酸等。所以，如何盡可能多地提取細胞內(nèi)的有效成分，就成為了目前研究的重點。尤其是針對具有細胞壁的微藻，現(xiàn)有的微藻細胞內(nèi)容物提取方法通常為先破壁再提取的兩步法，而第一步的破壁過程中，為了縮短破壁時間同時提高破壁效率，通常會引入高溫或腐蝕性溶劑(例如硫酸)，這些反應條件對細胞內(nèi)容物的活性造成負面的影響，致使兩步法提取后得到的油脂質(zhì)量差、藻渣焦化變性、藻渣中蛋白質(zhì)得率低等問題，同時也加大了對所述油脂進一步精制的難度、降低了提油后藻渣的利用價值；如果不加入強酸或是高溫，只能通過大幅度延長破壁時間以求達到相近的效果，增加了整體工藝的成本。

從目前公開報道的微藻油脂提取方法來看，當前的方法主要存在步驟繁瑣、提取的油脂品質(zhì)低，并且油脂提取后的蛋白質(zhì)得取率低的缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提出了一種生產(chǎn)微藻油脂的方法，旨在解決現(xiàn)有微藻油脂提取方法步驟繁瑣、提取的油脂品質(zhì)低，并且油脂提取后的蛋白質(zhì)得取率低的問題。

本發(fā)明提出了一種生產(chǎn)微藻油脂的方法，該方法包括以下步驟：(1)將含水量在3％-95％的藻泥、低極性溶劑和低級醇類溶劑組成的混合溶劑以及直徑為1-5mm的磨球加入反應釜中，密封反應釜，將反應體系加熱至30-70℃后以200-450rpm的轉(zhuǎn)速攪拌0.5-3h；(2)將反應釜降至室溫，對反應原料進行固液分離后，除去液相產(chǎn)物中的混合溶劑，得到微藻油脂，將固相藻渣繼續(xù)分離后得到高蛋白藻渣。

進一步地，上述生產(chǎn)微藻油脂的方法中，所述步驟(1)還包括：向所述反應釜中加入抗氧化劑、惰性氣體或還原性氣體。

進一步地，上述生產(chǎn)微藻油脂的方法中，所述抗氧化劑為茶多酚、迷迭香或2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚；所述惰性氣體為氮氣；所述還原性氣體為氫氣。

進一步地，上述生產(chǎn)微藻油脂的方法中，所述低極性溶劑為石油醚或正己烷；所述低級醇類溶劑為乙醇或異丙醇。

進一步地，上述生產(chǎn)微藻油脂的方法中，所述步驟(1)中加熱的溫度為40-50℃，攪拌的轉(zhuǎn)速為300-450rpm，攪拌的時間為0.5-2h。

進一步地，上述生產(chǎn)微藻油脂的方法中，所述磨球的直徑為2-3mm。

進一步地，上述生產(chǎn)微藻油脂的方法中，所述藻泥和所述混合溶劑的質(zhì)量比為1:(1-30)；所述混合溶劑中低級醇類溶劑和低極性溶劑的體積比為1:(1-4)。

進一步地，上述生產(chǎn)微藻油脂的方法中，所述藻泥和所述混合溶劑的質(zhì)量比為1:(1.5-5)；所述混合溶劑中低級醇類溶劑和低極性溶劑的體積比為1:(2-4)。

進一步地，上述生產(chǎn)微藻油脂的方法中，所述藻泥和所述混合溶劑的體積之和，與所述磨球體積的比值為1:(0.5-2)。

進一步地，上述生產(chǎn)微藻油脂的方法中，所述藻泥和所述混合溶劑的體積之和，與所述磨球的體積的比值為1:(0.5-1)。

本發(fā)明實施例中提供的生產(chǎn)微藻油脂的方法中，通過在反應體系中加入由低極性溶劑和低級醇類溶劑組成的混合溶劑和磨球?qū)ξ⒃逯械挠椭M行提取，將破壁與提取合二為一，在保護微藻細胞內(nèi)容物的條件下提高了油脂的提取效率并簡化了工藝流程，在破壁和提取的過程中采用較低的加熱溫度，縮短了油脂的提取時間，也避免了油脂在提取的過程中被氧化和藻渣中蛋白質(zhì)由于溫度過高而變性，在保證提取的油脂的品質(zhì)的同時提高了蛋白質(zhì)的得率。

具體實施方式

為了進一步了解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點而不是對本發(fā)明專利要求的限制。

本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)微藻油脂的方法，該方法包括以下步驟：

(1)將含水量在3％-95％的藻泥、低極性溶劑和低級醇類溶劑組成的混合溶劑以及直徑為1-5mm的磨球加入反應釜中，密封反應釜，將反應體系加熱至30-70℃后以的同時以200-450rpm的轉(zhuǎn)速攪拌0.5-3h。

具體地，藻泥可以通過將微藻以離心或過濾的方式獲得，其中，微藻可以選自任意一種具有積累油脂能力的微藻，例如擬微綠球藻、黃絲藻、小球藻、鹽藻、藍藻等。

由于微藻細胞內(nèi)含有極性不同的油脂，因此，可以選取極性較弱的低極性溶劑和極性較強的低級醇類作為溶劑，分別溶解微藻中的中性脂和極性脂。低極性溶劑可以選自正己烷或沸程在60-90℃(與低級醇沸點接近)的石油醚，低級醇類溶劑可以選自乙醇或異丙醇。例如，乙醇能很好地溶解微藻的細胞膜，使石油醚等低極性溶劑與微藻的細胞內(nèi)容物進行接觸，同時，較小分子粒徑的低級醇溶劑(例如乙醇)還可以攜帶正己烷進出微藻細胞，使得正己烷能與微藻的細胞內(nèi)容物進行更充分的接觸。此外，低極性溶劑和低級醇類性質(zhì)溫和，避免了采用高溫和腐蝕性溶劑對微藻細胞內(nèi)容物造成的破壞從而導致提取的油脂品質(zhì)較差的問題。

步驟(1)中加熱的溫度可以優(yōu)選為40-50℃，攪拌的轉(zhuǎn)速可以優(yōu)選為300-450rpm，攪拌的時間可以優(yōu)選為0.5-2h。對反應體系進行加熱，有利于促進微藻細胞內(nèi)容物與混合溶劑的傳質(zhì)效率。將微藻在較低溫度，較短時間內(nèi)進行油脂的提取，能防止微藻原料中如ω-3不飽和脂肪酸、蝦青素等熱敏性物質(zhì)遭到破壞，保證了藻渣中蛋白質(zhì)的品質(zhì)免受高溫的影響。

步驟(1)中磨球的直徑可以優(yōu)選為2-3mm。具體實施時，磨球可以選用二氧化鋯磨球，微藻細胞直徑與磨球直徑的比值可以為1:(1000-1500)。在磨球剪切力和擠壓力等機械外力的作用下，微藻的細胞壁被破壞，使得細胞內(nèi)容物與混合溶劑之間產(chǎn)生了更有效的接觸，反應體系的傳質(zhì)效率進一步提升，更有利于油脂的溶出。

步驟(1)中藻泥和混合溶劑的質(zhì)量比可以為1:(1-30)，優(yōu)選為1:(1.5-5)。步驟(1)中混合溶劑中低級醇類溶劑和低極性溶劑的體積比可以為1:(1-4)，優(yōu)選為1:(2-4)。具體實施時，可以根據(jù)微藻細胞內(nèi)油脂的種類與比例選取混合溶劑中低級醇類溶劑和低極性溶劑的體積比，例如當微藻細胞內(nèi)極性脂占總脂肪的比例大于中性脂占總脂肪的比例時，將低級醇類溶劑和低極性溶劑的體積比確定為1:1。

藻泥和混合溶劑的體積之和，與磨球體積的比值為1:(0.5-2)，可以優(yōu)選為1:(0.5-1)。具體地，由于對反應體系進行研磨的過程中選用了多個磨球，因此，本發(fā)明實施例中的磨球體積為反應體系中所有磨球的體積之和。

(2)將反應釜降至室溫，對反應原料進行固液分離后，除去液相產(chǎn)物中的混合溶劑，得到微藻油脂，將固相藻渣繼續(xù)分離后得到高蛋白藻渣。

具體地，對反應原料進行固液分離的方式可以采用沉降、過濾、抽濾等本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方式。除去液相產(chǎn)物中混合溶劑的方式可以采用蒸餾等本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方式。具體實施時，待反應釜內(nèi)的溫度冷卻至室溫后，過濾磨球和破壁后的微藻漿液形成的固液混合物，然后對破壁后的微藻漿液進行減壓抽濾，將固相藻渣和液相產(chǎn)物分離開來，選用新鮮的混合溶劑作為潤洗溶劑對固相藻渣進行潤洗后，得到蛋白質(zhì)含量較高的藻渣。將液相產(chǎn)物中的有機相和水相靜置分層，收集有機相，再將有機相和固相藻渣的潤洗液合并收集后進行減壓蒸餾，去除有機溶劑，得到微藻油脂。

可以看出，在反應體系中加入由低極性溶劑和低級醇類溶劑組成的混合溶劑和磨球?qū)ξ⒃逯械挠椭M行提取，將破壁與提取合二為一，在保護微藻細胞內(nèi)容物的條件下提高了油脂的提取效率并簡化了工藝流程，在破壁和提取的過程中采用較低的加熱溫度，縮短了油脂的提取時間，也避免了油脂在提取的過程中被氧化和藻渣中蛋白質(zhì)由于溫度過高而變性，在保證提取的油脂的品質(zhì)的同時提高了蛋白質(zhì)的得率。

本發(fā)明的另一種實施方式中，步驟(1)還可以包括：向反應釜中加入抗氧化劑、惰性氣體或還原性氣體?？寡趸瘎┛梢赃x自茶多酚、迷迭香或2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，惰性氣體可以為氮氣，還原性氣體可以為氫氣。具體實施時，可以向反應釜中加入適量抗氧化劑或者通入氮氣、氫氣等保護性氣體。

可以看出，通過在反應體系中加入保護劑，能進一步防止研磨過程中油脂被氧化，進一步提高了油脂的品質(zhì)，進而簡化了對所提取的油脂進行精制的步驟、降低了精制成本。

以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行更為詳細的說明。

實施例1

稱取30g凍干擬微綠球藻(含水量4.78％，初始總脂含量為28.89％，蛋白含量為45.19％)放入600ml容積的反應釜中，再加入140ml正己烷和35ml無水乙醇，最后加入190ml體積的直徑為1mm的二氧化鋯磨球。將反應釜密封，用n2將空氣置換后，加熱至50℃并開啟攪拌裝置，將轉(zhuǎn)速設(shè)置為450rpm。反應1h后，過濾磨球和破壁后藻漿液，減壓抽濾將固相藻渣和液相產(chǎn)物分離開來，并用新鮮的混合溶劑作為潤洗溶劑潤洗藻渣2次后，得到提取微藻油脂后的含有蛋白質(zhì)的藻渣。將液相產(chǎn)物中的有機相和水相靜置分層，收集有機相，再將有機相同潤洗溶劑合并后經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑得藻油7.46g,總脂提取率為90.46％。提取后的油的過氧化值為0.1mmol/kg，酸值為2.2mg/kg，藻渣中蛋白質(zhì)含量為57.13％。

實施例2

稱取40g黃絲藻藻泥(含水量85％，初始總脂含量為25.45％，蛋白含量為12.4％)放入700ml容積的反應釜中，再加入120ml正己烷和60ml異丙醇，最后加入220ml體積的直徑為2mm的二氧化鋯磨球。將反應釜密封，加入0.01g迷迭香，加熱至70℃并開啟攪拌裝置，將轉(zhuǎn)速設(shè)置為200rpm。反應2h后，過濾磨球和破壁后藻漿液，減壓抽濾將固相藻渣和液相產(chǎn)物分離開來，并用新鮮的混合溶劑作為潤洗溶劑潤洗藻渣2次后，得到提取微藻油脂后的含有蛋白質(zhì)的藻渣。將液相產(chǎn)物中的有機相和水相靜置分層，收集有機相，再將有機相同潤洗溶劑合并后經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑得藻油1.41g,總脂提取率為92.3％。提取后的油的過氧化值為0.1mmol/kg，酸值為1.8mg/kg，提微藻油后藻渣中蛋白質(zhì)含量為16％。

實施例3

稱取50g小球藻(含水量55.95％，初始總脂含量為53.3％，蛋白質(zhì)含量為23.03％)放入800ml容積的反應釜中，再加入118m石油醚和118ml無水乙醇，最后加入190ml體積的直徑為3mm的二氧化鋯磨球。將反應釜密封，加入0.01g2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，加熱至40℃并開啟攪拌裝置，將轉(zhuǎn)速設(shè)置為450rpm。反應0.5h后，過濾磨球和破壁后藻漿液，減壓抽濾將固相藻渣和液相產(chǎn)物分離開來，并用新鮮的混合溶劑作為潤洗溶劑潤洗藻渣2次后，得到提取微藻油脂后的含有蛋白質(zhì)的藻渣。將液相產(chǎn)物中的有機相和水相靜置分層，收集有機相，再將有機相同潤洗溶劑合并后經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑得藻油11.74g,總脂提取率為95.73％。提取后的油的過氧化值為0.6mmol/kg，酸值為2.4mg/kg，提微藻油后藻渣中蛋白質(zhì)含量為45.43％。

實施例4

稱取40g鹽藻(含水量43.45％，初始總脂含量為68.89％，蛋白質(zhì)含量為23.19％)放入700ml容積的反應釜中，再加入105ml正己烷和35ml無水乙醇，最后加入300ml體積的直徑為5mm的二氧化鋯磨球。將反應釜密封，加入0.01g茶多酚，加熱至30℃并開啟攪拌裝置，將轉(zhuǎn)速設(shè)置為300rpm。反應2h后，過濾磨球和破壁后藻漿液，減壓抽濾將固相藻渣和液相產(chǎn)物分離開來，并用新鮮的混合溶劑作為潤洗溶劑潤洗藻渣2次后，得到提取微藻油脂后的含有蛋白質(zhì)的藻渣。將液相產(chǎn)物中的有機相和水相靜置分層，收集有機相，再將有機相同潤洗溶劑合并后經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑得藻油15.58g,總脂提取率為95.44％。提取后的油的過氧化值為0.4mmol/kg，酸值為2.3mg/kg，提微藻油后藻渣中蛋白質(zhì)含量為67.71％。

實施例5

稱取50g藍藻(含水量30％，初始總脂含量為48.17％，蛋白質(zhì)含量為33.35％)放入500ml容積的反應釜中，再加入140ml正己烷和35ml無水乙醇，最后加入190ml體積的直徑為2.5mm的二氧化鋯磨球。將反應釜密封，用氫氣將空氣置換后，加熱至55℃并開啟攪拌裝置，將轉(zhuǎn)速設(shè)置為350rpm。反應3h后，過濾磨球和破壁后藻漿液，減壓抽濾將固相藻渣和液相產(chǎn)物分離開來，并用新鮮的混合溶劑作為潤洗溶劑潤洗藻渣2次后，得到提取微藻油脂后的含有蛋白質(zhì)的藻渣。將液相產(chǎn)物中的有機相和水相靜置分層，收集有機相，再將有機相同潤洗溶劑合并后經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑得藻油15.21g,總脂提取率為90.19％。提取后的油的過氧化值為0.2mmol/kg，酸值為2.0mg/kg，提微藻油后藻渣中蛋白質(zhì)含量為58.69％。

對比例1

稱取30g凍干擬微綠球藻(含水量4.78％，初始總脂含量為28.89％，蛋白含量為45.19％)放入600ml容積的反應釜中，再加入140ml正己烷和35ml無水乙醇，最后加入190ml體積的直徑為2mm的二氧化鋯磨球。將反應釜密封，用n2將空氣置換后，開啟攪拌裝置，將轉(zhuǎn)速設(shè)置為450rpm，不加熱。反應1h后，過濾磨球和破壁后藻漿液，減壓抽濾將固相藻渣和液相產(chǎn)物分離開來，并用新鮮的混合溶劑作為潤洗溶劑潤洗藻渣2次后，得到提取微藻油脂后的含有蛋白質(zhì)的藻渣。將液相產(chǎn)物中的有機相和水相靜置分層，收集有機相，再將有機相同潤洗溶劑合并后經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑得藻油5.74g,總脂提取率為69.55％。提取后的油的過氧化值為0.1mmol/kg，酸值為2.2mg/kg，提微藻油后藻渣中蛋白質(zhì)含量為54.23％。

對比例2

稱取30g凍干擬微綠球藻(含水量4.78％，初始總脂含量為28.89％，蛋白含量為45.19％)放入600ml容積的反應釜中，再加入140ml正己烷和35ml無水乙醇。將反應釜密封，用n2將空氣置換后，加熱至50℃并開啟攪拌裝置，將轉(zhuǎn)速設(shè)置為450rpm。反應1h后，過濾破壁后藻漿液，減壓抽濾將固相藻渣和液相產(chǎn)物分離開來，并用新鮮的混合溶劑作為潤洗溶劑潤洗藻渣2次后，得到提取微藻油脂后的含有蛋白質(zhì)的藻渣。將液相產(chǎn)物中的有機相和水相靜置分層，收集有機相，再將有機相同潤洗溶劑合并后經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑得藻油4.54g,總脂提取率為55％。提取后的油的過氧化值為0.1mmol/kg，酸值為2.2mg/kg，提微藻油后藻渣中蛋白質(zhì)含量為50.82％。

對比例3

稱取40g凍干擬微綠球藻(含水量4.78％，初始總脂含量為28.89％，蛋白含量為45.19％)放入450ml容積的反應釜中，再加入140ml正己烷和35ml無水乙醇，最后加入190ml體積的直徑為1.5mm的二氧化鋯磨球。將反應釜密封，加熱至50℃并開啟攪拌裝置，將轉(zhuǎn)速設(shè)置為450rpm。反應1h后，過濾磨球和破壁后藻漿液，減壓抽濾將固相藻渣和液相產(chǎn)物分離開來，并用并用新鮮的混合溶劑作為潤洗溶劑潤洗藻渣2次后，得到提取微藻油脂后的含有蛋白質(zhì)的藻渣。將液相產(chǎn)物中的有機相和水相靜置分層，收集有機相，再將有機相同潤洗溶劑合并后經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑得藻油7.46g,總脂提取率為90.44％。提取后的油的過氧化值為9.2mmol/kg，酸值為4.6mg/kg，提微藻油后藻渣中蛋白質(zhì)含量為57.77％。

由以上實施例和對比例可以看出，控制反應體系的加熱溫度、在反應體系中加入磨球進行研磨、加入保護劑防止油脂在提取過程中被氧化，有利于提高最終提取的油脂的品質(zhì)和蛋白質(zhì)的得率。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。