一种提取微藻油脂的方法技术

本发明专利技术公开了一种提取微藻油脂的方法，包括（1）向收集的微藻中加入一定量的无机盐溶液和碱溶液，混匀后置于微波发生器中辐射加热，利用碱、盐与微波的协同作用使细胞壁溶解、破碎；（2）从胞内释放出的脂肪酸酯继续同碱发生皂化反应，生成脂肪酸盐；（3）过滤除去藻细胞碎片；（4）向体系中继续加入无机盐溶液，使脂肪酸盐析出，过滤收集固体；（5）向脂肪酸盐中加入无机酸，酸化，得到游离脂肪酸，收集产物脂肪酸。本发明专利技术采用水相法提取微藻油脂，具有操作过程简单、微藻油脂收率高、环境友好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种提取微藻油脂的方法，具体地说涉及一种采用水相法提取微藻油脂的方法。
技术介绍
微藻是一类在水中生长的，种类繁多且分布极其广泛的低等植物。这类生物具有高效的光合作用反应系统，可以通过CO2的固定，将光能转化为化学能，并以油脂或淀粉等有机物的形式储存在体细胞内。随着人类社会资源短缺的压力和环境问题日益严峻，利用微藻进行生物柴油及其部分化石能源替代产品的开发，已成为目前研究的热点。利用微藻进行生物柴油生产是一个复杂的系统工程，涵盖多个技术环节，包括微藻藻种的筛选和培育、微藻的规模培养和诱导产油脂、油脂的收集和加工等几个方面。微藻作为生物柴油原料的研究始于20世纪60年代，近年来，随着生物技术的发展，通过对藻种的生物改造，已获得丰富的具有高产油能力的微藻资源，因此这种新型的生物柴油生产模式非常具有应用前景。微藻作为一种新型生物质能源，其优势是显而易见的，但是在其利用上，从目前的研究进展来看，还处于起步阶段。目前的研究主要集中在筛选优势藻种、提高油藻生长强度、增加油脂含量方面，而对提高油脂收率、建立工业化的提取工艺方法等方面的研究还很少。然而，对于微藻的研究，其最终目的是要面向石油化工领域，解决替代能源的问题，所以探索高效的、适于大规模生产应用的油脂提取方法的研究应该成为今后一个时期研究的方向。微藻的油脂含量差别很大，在不同种类，甚至同一种类的不同品系之间也存在较大差别，一些易于规模化培养的藻种，其油脂含量一般占细胞干重的20%～50%，远远低于常规的油料作物，因此一些经典的油脂提取方法不适用于微藻油脂的提取。CN200810240949.3公开了一种从微藻中同时提取油脂和蛋白质的方法，该方法以湿藻泥为原料，调节pH值至碱性或弱碱性，通过蒸汽进行微藻细胞的破壁、油脂和蛋白质的溶出。所得微藻溶浆经过滤去除细胞残渣后得到油脂和蛋白混合物，然后利用旋液分离器进行油水分离，获得微藻油脂。因为微藻细胞的比表面积很大，而细胞膜上的磷脂成分含量很高，因此该方法虽然制备工艺简单，但是由于采用了过滤的预处理方式，增加了油脂成分的损失率。CN200910060589.3公开了一种微生物油脂及其短链醇脂肪酸酯的提取方法，包括：调节水分：以得到包括含油脂微生物的含水量为20～90%的湿培养物；微波处理：对湿培养物进行微波辐射破胞并使含水量降至5%～40%；短链醇处理：在碱性催化剂的作用下部分醇解微生物体内油脂，同时萃取油脂；回收溶剂：作固液分离，并经蒸发回收短链醇后得到微生物油脂与短链醇脂肪酸酯的混合物。该方法在微藻进行微波处理破胞后加入短链醇溶剂进行处理，虽然该短链醇溶剂对破胞后的细胞膜磷脂层具有一定的溶解作用，但其醇溶解的效果有限，短链醇主要是参与碱催化反应。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种提取微藻油脂的方法。本专利技术采用水相法提取微藻油脂，具有操作过程简单、微藻油脂收率高、环境友好等优点。本专利技术提取微藻油脂的方法，包括如下内容：（1）向收集的微藻中加入一定量的无机盐溶液和碱溶液，混匀后置于微波发生器中辐射加热，利用碱、盐与微波的协同作用使细胞壁溶解、破碎；（2）从胞内释放出的脂肪酸酯继续同碱发生皂化反应，生成脂肪酸盐；（3）过滤除去藻细胞碎片；（4）向体系中继续加入无机盐溶液，使脂肪酸盐析出，过滤收集固体；（5）向脂肪酸盐中加入无机酸，酸化，得到游离脂肪酸，收集产物脂肪酸。本专利技术所述微藻可以来自于任何具有积累油脂、脂肪酸能力的产油微藻，如可以是绿藻、硅藻、红藻等，尤其是小球藻或葡萄藻。收集的微藻可以是微藻粉也可以是微藻泥。步骤（1）中所述无机盐可以是NaNO3、Na2CO3、NaHCO3、磷酸钠盐、磷酸钾盐等中的一种或几种，浓度为0.01～0.03mol/L。无机盐溶液可以利用收集微藻后与藻细胞分离的培养液配制。所述的碱溶液可以是质量浓度为10%～30%的NaOH溶液或KOH溶液。收集的微藻（质量以干重计）与无机盐溶液和碱溶液的质量体积比(g:ml)为1:5～1:10，其中无机盐溶液与碱溶液的体积比为5:1～1:1。步骤（1）所述的微波发生器的功率为5～20kW，微波频率可选择2450MHz或915MHz中的一种，辐射加热温度50～70℃，加热时间为15～60min。步骤（3）所述除去藻细胞碎片可以采用膜过滤或离心过滤。步骤（4）所述无机盐与步骤（1）中加入的一致，可以是浓度为0.8～3mol/L的不饱和溶液或者是饱和溶液，优选为无机盐饱和溶液，加入量与收集的微藻（质量以干重计）的体积质量比(ml:g)为10:1～5:1。步骤（5）中所述的无机酸可以是硫酸、盐酸、硝酸等中的一种或几种，酸化至pH1～4。所述收集脂肪酸可以采用离心的方法，离心后脂肪酸与水相更好的分离，收集上相产物。与现有技术相比，本专利技术方法具有如下优点：（1）采用盐溶液和碱溶液相结合的方式对微藻细胞进行破碎处理，一方面盐溶液的加入对微藻细胞具有自溶作用，另一方面碱的皂化作用能够使藻细胞壁快速溶解，盐与碱的协同作用能够明显提高藻细胞破碎效果。（2）采用微波辐射加热微藻、盐溶液和碱溶液的混合体系，由于盐和碱的存在增强了体系吸收微波的能力，相较于传统加热方式，可以使得细胞的破碎更加彻底，在提高油脂收率的同时，缩短反应时间，提高了能量的利用效率。（3）通过先将油脂转变成盐进而析出的过程，将油脂很好的与藻细胞中其他水溶性大分子有机物及其他杂质分离，将油脂的提取与提纯一步进行，大大减轻了生物柴油制备时前期处理的负荷。（4）盐析过程使用的无机盐为微藻培养基中的一种营养盐，盐析后分离的液体富含无机营养盐，可以作为微藻培养基的组分继续回用。本专利技术方法采用水相法提取微藻油脂，属于低能耗、环境友好型技术路线，同时具有工艺简单，易于放大和油脂收率高的特点。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术发法的具体过程及效果进行说明，但不局限于以下实施例。本专利技术中，油脂收率=(产物脂肪酸质量/初始藻细胞干重)×100%。本专利技术所述的质量体积比或者体积质量比中质量的单位为g，体积的单位为ml。实施例1微藻为小球藻（chlorellavulgaris），经10L光生物反应器培养10天，培养结束时分析得藻细胞浓度为1.82g/L（干重计）。取5L微藻液进行离心，控制离心转数4000rpm，离心时间3min，得到微藻泥。向微藻泥中加入0.03mol/L的Na2CO3溶液45ml和10%的氢氧化钠溶液45ml。混匀后将上述体系置于微波发生器中，设置微波发生器功率5kW，微波频率2450MHz，加热温度50℃，加热20min，进行细胞破碎和油脂的皂化反应。之后用膜孔径为10-1μm的微滤膜过滤，除去藻体细胞、碎片。向液体体系中继续加入1mol/L的Na2CO3溶液90ml，使脂肪酸盐析出，过滤收集固体；将脂肪酸盐固体溶于少量水中，加入盐酸溶液酸化至pH2.0，得到游离脂肪酸；将该体系离心处理，收集上相，得到3.17g产物脂肪酸，油脂收率为34.8%。实施例2微藻为葡萄藻，经10L光生物反应器培养10天，培养结束时分析得藻细胞浓度为1.78g/L（干重计）。取5L微藻液进行离心，控制离心转数4000rpm，离心时间5min，得到微藻泥，将微藻泥烘干、研磨处理，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提取微藻油脂的方法，其特征在于包括如下内容：（1）向收集的微藻中加入一定量的无机盐溶液和碱溶液，混匀后置于微波发生器中辐射加热，利用碱、盐与微波的协同作用使细胞壁溶解、破碎； （2）从胞内释放出的脂肪酸酯继续同碱发生皂化反应，生成脂肪酸盐；（3）过滤除去藻细胞碎片；（4）向体系中继续加入无机盐溶液，使脂肪酸盐析出，过滤收集固体；（5）向脂肪酸盐中加入无机酸，酸化，得到游离脂肪酸，收集产物脂肪酸。

【技术特征摘要】
1.一种提取微藻油脂的方法，其特征在于包括如下内容：（1）向收集的微藻中加入一定量的无机盐溶液和碱溶液，混匀后置于微波发生器中辐射加热，利用碱、盐与微波的协同作用使细胞壁溶解、破碎；（2）从胞内释放出的脂肪酸酯继续同碱发生皂化反应，生成脂肪酸盐；（3）过滤除去藻细胞碎片；（4）向体系中继续加入无机盐溶液，使脂肪酸盐析出，过滤收集固体；（5）向脂肪酸盐中加入无机酸，酸化，得到游离脂肪酸，收集产物脂肪酸。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的微藻来自于任何具有积累油脂、脂肪酸能力的绿藻、硅藻或红藻，收集的微藻是微藻粉或者微藻泥。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的微藻是小球藻或葡萄藻。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中所述无机盐是NaNO3、Na2CO3、NaHCO3、磷酸钠盐、磷酸钾盐中的一种或几种，浓度为0.01～0.03mol/L。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的碱溶液是质量浓度为10%～30%的NaOH溶液或KOH溶液。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓姝，高大成，师文静，廖莎，孙启梅，王鹏翔，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11