一种从含有产油微生物细胞的发酵液中提取油脂的方法技术

本发明专利技术属于油脂的提取方法，特别是指一种从含有产油微生物细胞的发酵液中提取油脂的方法。包括裂解破壁、萃取精炼、废酸的循环利用等工艺步骤。本发明专利技术解决了现有技术存在的废酸处理成本高、酸利用率低、破壁效果差、油脂提取率低等问题，具有油脂提取率高、原料成本和废酸处理成本低、有效降低了能耗等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于油脂的提取方法，特别是指一种从含有产油微生物细胞的发酵液中提取油脂的方法。
技术介绍
微生物油脂是继动植物油脂之后开发出来的又一油脂新资源。近年来，随着生产具有医疗和保健作用的功能油脂以及能源油脂的资源匮乏，微生物来源的细胞油脂受到广泛的关注和研究。因微生物细胞的培养具有占地面积小、生长快速、周期短、不受气候条件影响的优点，所以具有很大的开发潜力。产油微生物的种类繁多，主要有微藻、霉菌、细菌、酵母菌等种类，常见的产油微藻有光合自养型的硅藻(Diatom)和螺旋藻(Spirulina)等，异养型的裂壶藻(Schizochytrium)和隐甲藻(Crypthecodiumcohnii)等；酵母菌包括斯达氏油脂酵母(Lipomyces)、胶粘红酵母(Rhodotorulagiutinis)、产油油脂酵母(Lipomyslipofer)等；霉菌有高山被孢霉(Mortierellaalpina)、深黄被孢霉(Mortierellaisabellina)等,这些微生物均可通过人工培养获得大量含油脂的生物质。在微生物油脂生产过程中油脂提取是重要的环节，一般步骤是将浓缩及干燥后的发酵物进行一定处理，再用有机溶剂萃取得到油脂。由于微生物细胞具有细胞壁，仅用有机溶剂浸泡很难穿过细胞壁将细胞内的油脂提取出来，必须先将细胞壁结构破碎后再萃取油脂。然而，细胞壁是由很多高分子化合物构成的坚固结构，包括肽聚糖、纤维聚糖等，这些聚糖是由单糖通过β-1,4或β-1,6等糖苷键结合在一起形成，在细胞外层构成一种纤维网状结构，用以维持细胞形状和保护细胞,坚固的细胞壁很难被破坏，因此细胞的破壁处理成为微生物油脂提取工艺中的难点。目前所研究报道的破壁的方法主要包括机械研磨、热裂解、超声/微波辅助、高压匀质、化学水解、生物酶水解等。例如，CN102051330B采用液氮冷冻-机械研磨方法提取裂殖壶菌油脂，但在工业中藻液含有大量的水分，冷冻时需要消耗大量的液氮，液氮是一次消耗品不能重复利用，成本较高。CN102051331A和CN102533879B均采用生物酶的方法进行破壁，该方法虽然省去了生物质浓缩和干燥的步骤，但是发酵液的生物质浓度较低，体积庞大，需要加入大量的生物酶进行细胞壁水解反应，并加入大量有机溶剂进行萃取，操作体积过大反而造成耗能增加，所以直接以不经浓缩的发酵液为物料在工业上不适用，此外，生物酶制剂的价格非常昂贵，处理时间也较长，油脂提取率并不高。CN103173273A的方法是先向藻液加入酸，调节pH至1.5-3，在100-150℃并加压条件下处理，由于单独的稀酸和加热处理不能彻底裂解细胞壁，所以降温后再加入生物酶制剂进一步水解细胞壁，该专利技术通过化学-生物结合的方式来提取微藻的油脂，但该方法同样存在生物酶制剂价格昂贵的问题，并且加入酸热处理步骤造成步骤繁琐，生产成本进一步提高。CN101638361A采用化学-物理结合的方法提取裂殖壶菌的油脂，其将固液分离后收获的菌体加入NaOH溶液处理，再送入胶体磨碾磨成细胞碎片，再送入均质破碎机中高压破碎，所得细胞浆液再离心去除水分后用有机溶剂萃取，该专利技术虽然采用多种方法组合的方式破碎细胞壁提高了油脂提取率，但是所使用的NaOH价格昂贵，碾磨和均质破碎的能耗高，工艺复杂，在工业中并不实用。CN102965182B和CN104293473A将发酵液的pH调至酸性，在稀酸并加热条件下裂解微藻细胞壁，再加入有机溶剂进行油脂提取，但CN102965182B的处理条件对细胞壁的裂解效率低，大量油脂仍然存在于细胞中不能被提取出来，导致总油脂的回收率很低；而CN104293473A为了提高稀酸条件下细胞壁的破壁效率，将反应温度提高至260℃，然而在如此高的温度下极易导致一些功能油脂的氧化，损害所提取油脂的质量。此外，稀酸处理后的废酸液由于酸浓度较低，不能被重新利用，只能排放造成浪费和环境污染。孔凡敏等在2010年第5期《中国酿造》的文献中采用了4mol/L的盐酸于沸水浴中处理8min的条件提取酵母油脂得到了最高油脂相对得率，但没有实现废酸液的循环利用，使得废酸液只能废弃造成浪费和增加处理成本。总之，目前所用的微生物油脂提取方法存在破壁效果不佳、成本高、步骤繁多的问题。因此需要开发一种提取效率更高，破壁速度更快、步骤简单、工业适用且无废物排放的绿色油脂提取方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提取效率高，破壁速度快、废物排放少的从含有产油微生物细胞的发酵液中提取油脂的方法。本专利技术的整体技术构思是：一种从含有产油微生物细胞的发酵液中提取油脂的方法，包括如下工艺步骤：A、裂解破壁将含有产油微生物的发酵液经固液分离后得到含水质量百分含量为70-90％的湿菌泥,向湿菌泥中加入裂解液，升温裂解破壁后将反应物冷却，所述的裂解液选用浓盐酸、浓硫酸或浓磷酸中的一种；B、萃取精炼向步骤A中冷却后的反应物中加入有机溶剂后得到有机相和废酸水相，将有机相经过滤后减压蒸馏获得毛油和有机溶剂蒸汽，将毛油精炼得到精炼油；C、废酸的循环利用将步骤B中产生的废酸液作为裂解液循环利用到步骤A中。本专利技术的具体技术构思还有：所述的步骤A中湿菌泥：裂解液的质量比＝1:0.6-10。所述的步骤A中升温裂解的条件为温度40-120℃，时间10-100分钟。其中较为优选的实施方式包括以下三种技术方案：(一)以浓盐酸作为裂解液各工艺步骤的工艺条件如下：A、裂解破壁将经过培养的产油微生物发酵液经固液分离得到含水质量百分含量为70-90％的湿菌泥,按湿菌泥：裂解液的质量比＝1:1-4.5的比例向湿菌泥中加入裂解液，在40-80℃下反应进行10-90分钟裂解破壁后将反应物冷却，裂解液选用质量百分比浓度为37％的浓盐酸；B、萃取精炼向步骤A中冷却后的反应物中加入有机溶剂后得到有机相和废酸水相，将有机相经过滤后减压蒸馏获得毛油和有机溶剂蒸汽，将毛油精炼得到精炼油；C、废酸的循环利用C1、第一次循环利用：按湿菌泥：废酸液质量比＝1:1.3-3.3向湿菌泥中加入步骤B剩余的废酸液，在40-90℃下进行裂解破壁反应10-90分钟后重复步骤B；C2、第二次循环利用：按湿菌泥：废酸液质量比＝1:1-2.5向湿菌泥中加入步骤C1剩余的废酸液，在50-90℃下进行裂解破壁反应20-90分钟后重复步骤B；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从含有产油微生物细胞的发酵液中提取油脂的方法，其特征在于包括如下工艺步骤：A、裂解破壁将含有产油微生物的发酵液经固液分离后得到含水质量百分含量为70‑90％的湿菌泥,向湿菌泥中加入裂解液，升温裂解破壁后将反应物冷却，所述的裂解液选用浓盐酸、浓硫酸或浓磷酸中的一种；B、萃取精炼向步骤A中冷却后的反应物中加入有机溶剂后得到有机相和废酸水相，将有机相经过滤后减压蒸馏获得毛油和有机溶剂蒸汽，将毛油精炼得到精炼油；C、废酸的循环利用将步骤B中产生的废酸液作为裂解液循环利用到步骤A中。

【技术特征摘要】
1.一种从含有产油微生物细胞的发酵液中提取油脂的方法，其特征在于包括如下工艺步骤：
A、裂解破壁
将含有产油微生物的发酵液经固液分离后得到含水质量百分含量为70-90％的湿菌泥,向湿菌泥中加入裂解液，升温裂解破壁后将反应物冷却，所述的裂解液选用浓盐酸、浓硫酸或浓磷酸中的一种；
B、萃取精炼
向步骤A中冷却后的反应物中加入有机溶剂后得到有机相和废酸水相，将有机相经过滤后减压蒸馏获得毛油和有机溶剂蒸汽，将毛油精炼得到精炼油；
C、废酸的循环利用
将步骤B中产生的废酸液作为裂解液循环利用到步骤A中。
2.根据权利要求1所述的从含有产油微生物细胞的发酵液中提取油脂的方法，其特征在于所述的步骤A中湿菌泥：裂解液的质量比＝1:0.6-10。
3.根据权利要求1所述的从含有产油微生物细胞的发酵液中提取油脂的方法，其特征在于所述的步骤A中升温裂解的条件为温度40-120℃，时间10-100分钟。
4.根据权利要求1所述的从含有产油微生物细胞的发酵液中提取油脂的方法，其特征在于各工艺步骤的工艺条件如下：
A、裂解破壁
将经过培养的产油微生物发酵液经固液分离得到含水质量百分含量为70-90％的湿菌泥,按湿菌泥：裂解液的质量比＝1:1-4.5的比例向湿菌泥中加入裂解液，在40-80℃下反应进行10-90分钟裂解破壁后将反应物冷却，裂解液选用质量百分比浓度为37％的浓盐酸；
B、萃取精炼
向步骤A中冷却后的反应物中加入有机溶剂后得到有机相和废酸水相，将有机相经过滤后减压蒸馏获得毛油和有机溶剂蒸汽，将毛油精炼得到精炼油；
C、废酸的循环利用
C1、第一次循环利用：按湿菌泥：废酸液质量比＝1:1.3-3.3向湿菌泥中加入步骤B剩余的废酸液，在40-90℃下进行裂解破壁反应10-90分钟后重复步骤B；
C2、第二次循环利用：按湿菌泥：废酸液质量比＝1:1-2.5向湿菌泥中加入步骤C1剩余的废酸液，在50-90℃下进行裂解破壁反应20-90分钟后重复步骤B；
C3、第三次循环利用：按湿菌泥：废酸液质量比＝1:1.5-2向湿菌泥中加入步骤C2剩余的废酸液，在75-90℃下进行裂解破壁反应60-90分钟后重复步骤B。
5.根据权利要求1所述的从含有产油微生物细胞的发酵液中提取油脂的方法，其特征在于各工艺步骤的工艺条件如下：
A、裂解破壁
将经过培养的产油微生物发酵液经固液分离得到含水质量百分含量为70-90％的湿菌泥,按湿菌泥：裂解液的质量比＝1:0.6-1的比例向湿菌泥中加入裂解液，在40-70℃下反应进行10-90分钟裂解破壁后将反应物冷却，裂解液选用质量百分比浓度为98％的浓硫酸；
B、萃取精炼
向步骤A中冷却后的反应物中加入有机溶剂后得到有机相和废酸水相，将有机相经过滤后减压蒸馏获得毛油和有机溶剂蒸汽，将毛油精炼得到精炼油；
C、废酸的循环利用
C1、第一次循环利用：按湿菌泥：废酸液质量比＝1:2-3.5向湿菌泥中加入步骤B剩余的废酸液，在40-90℃下进行裂解破壁反应10-90分钟后重复步骤B；
C2、第二次循环利用：按湿菌泥：废酸液质量比＝1:1.5-2.5向湿菌泥中加入步骤C1剩余的废酸液，在50-90℃下进行裂解破壁反应20-90分钟后重复步骤B；
C3、第三次循环利用：按湿菌泥：废酸液质量比＝1:0.8-1.5向湿菌泥中加入步骤C2剩余的废酸液，在75-90℃下进行裂解破壁反应60-90分钟后重复步骤B。
6.根据权利要求1所述的从含有产油微生物细胞的发酵液中提取油脂的方法，其特征在于各工艺步骤的工艺条件如下：
A、裂...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜悦，陈峰，陈璇，柳泽深，
申请(专利权)人：润科生物工程福建有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35