碳酸盐辅助提取微藻油脂并吸收二氧化碳循环培养的方法技术

本发明专利技术提供了一种碳酸盐辅助提取微藻油脂并吸收二氧化碳循环培养的方法，步骤包括：(1)将所收获的微藻培养液浓缩成微藻浓缩液，再添加碳酸盐及碱性离子液体加热进行破壁处理，裂解微藻细胞壁；(2)加入有机试剂进行盐析萃取，使油脂与水相分离，进入有机相；(3)富含碳酸盐的水相中通入二氧化碳至pH值6.5～10.0后，再与相应的微藻培养基混合，培养微藻，重复步骤(1)～(3)。本发明专利技术直接采用湿藻进行提油，与传统的干藻提油方法相比，可以省去喷干技术带来的能耗成本。此外，处理后的水相可进行微藻的循环培养，可以有效的回收利用微藻破壁提油过程当中的碳酸盐和水。

【技术实现步骤摘要】
碳酸盐辅助提取微藻油脂并吸收二氧化碳循环培养的方法
本专利技术涉及微藻油脂提取方法及废水的循环使用，具体是指一种从湿藻中提取油脂，并利用提取后的废水循环培养微藻的方法。
技术介绍
微藻是具有光合作用的微生物，其在生物燃料生产方面都有巨大潜在应用。微藻单位面积油脂产率是大豆的130倍，棕榈的10倍，而且大规模培养不占用耕地，在生产生物柴油替代石油方面有着巨大潜力。同时它还具有高光合效率及生长周期短等优势。目前制约微藻生物柴油发展的最主要问题是成本问题，一是降低微藻培养成本，二是从生产工艺上进行改进。现有技术中公开了许多使用微藻生产生物柴油的工艺。如公开号CN101580857A的专利技术专利中提到将微藻先由湿藻变成藻块或藻粉，加入低碳醇进行酯交换反应，再加入有机溶剂萃取反应液，之后将有机相分离，再将有机试剂蒸馏出去，最终得到生物柴油粗品。再如公开号CN104560409A的专利技术专利中提到将干燥的微藻除杂、粉碎、研磨后加入甲醇，在超声辅助下加热煮沸，之后静止分层，取上层溶液进行减压蒸馏得粗生物柴油。尽管目前已经有许多微藻生产生物柴油的工艺，现阶段工业上无法进行大规模生产。导致这一问题的原因主要有：1、大部分含有微藻细胞壁较厚，直接利用有机溶剂及酸碱法提油消耗时间长，且萃取效率较低。2、目前工业上微藻生产生物柴油，多数采用原位萃取，这就会对体系中的水分有严格的要求。因此这些工艺需要采用干藻粉作为原料进行油脂提取，这势必会增加喷干成本和能耗损失。3、采用湿藻直接提取生物柴油会减少喷干所带来的成本和能耗损失，但与此同时会产生大量废液，这些废液的产生会增加环境压力。
技术实现思路
针对这些问题，本专利技术公开了一种碳酸盐辅助提取微藻油脂并吸收二氧化碳循环培养的方法，是以微藻浓缩液为原料，采用碳酸盐破壁，之后采用乙醇-水-碳酸盐体系进行盐析萃取，最终上相即为脂肪酸和乙醇的混合物，下相中含有大量的碳酸盐，可以用于吸收二氧化碳产生碳酸氢钠，之后用于微藻的循环培养。这节省了微藻的干燥成本，同时，碳酸盐在发挥了细胞破壁的作用后，还能作为二氧化碳吸收剂，为微藻培养提供碳源，而且，循环利用废液，减少了环境压力。本专利技术的目的是提供一种采用碳酸盐从湿藻中提取油脂，并利用提取后的废水中碳酸盐循环培养微藻的方法。本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：碳酸盐辅助提取微藻油脂并吸收二氧化碳循环培养的方法，该方法包括以下步骤：(1)将所收获的微藻培养液浓缩成微藻浓缩液，再添加碳酸盐及碱性离子液体，得到反应液，进行反应和细胞破壁，以裂解微藻细胞壁。所述微藻可以为绿藻门、硅藻门、红藻门等含油量较高的淡水微藻(如富油新绿藻(Neochlorisoleoabundans))或海水微藻(如微拟球藻(Nannochloropsissp.)、海水小球藻(seawaterChlorellasp.)、特式杜氏藻(Dunaliellatertiolecta))等。实验室培养或室外大规模培养后，进行浓缩，得到微藻浓缩液。例如，利用离心机离心浓缩，将所收获的干重为1g/L的微藻培养液(藻液)浓缩成浓度为4～60g/L(优选为20～40g/L)的微藻浓缩液(湿藻)。本专利技术直接采用湿藻(即4～60g/L的微藻浓缩液)进行提油，与传统的干藻提油方法相比，可以省去喷干技术带来的能耗成本。一般的，浓缩条件为：6,000～10,000r/min，离心5～10min，浓缩4～60倍。优选的，浓缩条件为：10,000r/min，离心5～10min，浓缩20～40倍。最优的，浓缩条件为：10,000r/min，离心10min，浓缩20～40倍。在步骤(1)的微藻浓缩液添加一定量的碳酸盐和碱性离子液体，在碳酸盐环境中加热一段时间进行破壁处理，使得微藻的细胞壁裂解。一般的，碳酸盐为碳酸钠或碳酸钾。优选的，碳酸盐为碳酸钠。一般的，碳酸盐与微藻浓缩液中水的质量比为1:2.0～6.5。优选的，碳酸盐与微藻浓缩液中水的质量比为1:2.5～5.0。最优的，碳酸盐与微藻浓缩液中水的质量比为1:3.0～5.0。一般的，碱性离子液体可以是1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)、溴化1-己烷-1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一-7-稀([HDBU]Br)等。优选的，碱性离子液体为1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)。一般的，碱性离子液体与微藻浓缩液中水的质量比为1:5～30。优选的，碱性离子液体与微藻浓缩液中水的质量比为1:5～15。最优的，碱性离子液体与微藻浓缩液中水的质量比为1:5～10。一般的，步骤(1)的反应条件为：加热温度为50～95℃，加热时间为20～100min。更优的，步骤(1)的反应条件为：加热温度为85～90℃，加热时间为95～100min。最优的，步骤(1)的反应条件为：加热温度为90℃，加热时间100min。(2)在步骤(1)反应后的液体加入有机试剂进行盐析萃取，使油脂进入有机相，并与水相分离。一般的，所述有机试剂可以是甲醇、乙醇、丙醇、异醇、正丁醇、氯仿、正己烷等。优选的，所述有机试剂为甲醇或乙醇。一般的，所述有机试剂的质量分数为3～15％。优选的，所述有机试剂的质量分数为6～12％。优选的，所述盐析萃取的静置时间为8h以上，使两相充分分离。一般的，所述盐析萃取的反应温度为30～60℃。优选的，所述盐析萃取温度为30～40℃。(3)在步骤(2)中得到的水相中通入二氧化碳pH值降至6.5～10.0后，再与相对应的微藻培养基以一定体积比混合，例如，可以按1:9～99体积比混合，以此为混合培养基，培养微藻，培养结束后进行收获，重复步骤(1)～(3)，用于微藻的循环培养。前文所述的“相对应的微藻培养基”中所述的“相对应”是指与步骤(1)中培养初始微藻时所用的培养基相对应，相一致。本专利技术虽然并未对每种微藻所对应的培养基种类依次列举，但本领域技术人员应该知晓，不同的微藻所选用的最适培养基是不同的，本领域技术人员可以依据现有技术的公知常识，结合培养对象微藻种类的不同，选择与其相对应的最适微藻培养基。在分离得到富含碳酸盐的水相中通入二氧化碳时，回收其中沉淀下来的碳酸氢盐，并对剩余的水相回收利用，可以用作微藻培养原料，利用碳酸氢盐作为原料培养微藻，收获微藻细胞后，进行浓缩，之后加入碳酸盐，重复以上步骤，实现微藻的循环培养。通入的二氧化碳可使其pH值下降，例如，可以下降至10.0以下，继续通气可以降至6.5～8.5，这个pH根据不同微藻而不同，其依据是与微藻生长最适pH相同即可，达到微藻生长代谢的适宜范围。一般的，通入的二氧化碳可使其pH值降至6.5～10.0。优选的，通入的二氧化碳可使其pH值降至6.5～8.5。优选的，通入的二氧化碳可使其pH值降至7.0～8.0。一般的，所述混合培养基中含有NaHCO3或KHCO3浓度为50～300mM。优选的，所述混合培养基中含有NaHCO3或KHCO3浓度为100～300mM。一般的，将通入二氧化碳的液体与相对应的微藻培养基按1:9～99体积比混合，即可用于微藻培养。优选的，将通入二氧化碳的液体与相对应的微藻培养基按1:24～99体积比混合。最优的，将通入二氧化碳的液体与相对应的微藻培养基按1:24体积比混合。本专利技术所述在步骤(2)中得到的有机相中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳酸盐辅助提取微藻油脂并吸收二氧化碳循环培养的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将所收获的微藻培养液浓缩成微藻浓缩液，再添加碳酸盐及碱性离子液体，得到反应液，进行反应和细胞破壁；(2)在步骤(1)反应后的液体中加入有机试剂进行盐析萃取，得到有机相、水相；(3)在步骤(2)中得到的水相中通入二氧化碳至pH值6.5～10.0后，并以一定比例添加至微藻培养基中培养微藻，重复步骤(1)～(3)。

【技术特征摘要】
1.一种碳酸盐辅助提取微藻油脂并吸收二氧化碳循环培养的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将所收获的微藻培养液浓缩成微藻浓缩液，再添加碳酸盐及碱性离子液体，得到反应液，进行反应和细胞破壁；(2)在步骤(1)反应后的液体中加入有机试剂进行盐析萃取，得到有机相、水相；(3)在步骤(2)中得到的水相中通入二氧化碳至pH值6.5～10.0后，并以一定比例添加至微藻培养基中培养微藻，重复步骤(1)～(3)。2.根据权利要求1所述的方法，在所得的水相中通入二氧化碳时，回收其中沉淀下来的碳酸氢盐，并对剩余水相回收利用，重新用于微藻培养。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述碳酸盐为碳酸钠或碳酸钾，所述碳酸盐与微藻浓缩液中水的质量比为1:2～6.5。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述碱性离子液体为1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)或溴化1-己烷-1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一-7-稀，所述碱性离子液体与微藻浓缩液中水的质量比为1:5...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟占有，张若兰，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21