CN102099452A - 用于从细胞和生物质中分离油的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于从细胞中分离具有特定的油和脂肪酸谱的油的方法,其特征在于,a)至少一种类型的包含多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞和/或生物质与至少一种含有油的其它物质混合;b)该细胞或者生物质通过高压均质化来破碎;以及c)产生的乳状液被反乳化。
Description
技术领域
本发明包括一种用于从细胞和/或生物质中分离具有特定的油和脂肪酸谱的油的方法,以及根据该方法获得的油、脂肪和油混合物。
背景技术
生物地在细胞中产生的产品经常必须非常费力的分离。为此必要的是对细胞进行破碎。这能够以不同的方式和方法实现。在现有技术中描述的细胞分解方法例如是化学或生物的处理、的渗透压、凝冻和融化、超声波、凝结分散(Gefriedispersion)、压力、在搅拌器球形碾磨机或者高压均化中的湿磨的影响。(见Schultz等人的文章“高压均化作为用于乳化生产的方法”,化学工程技术.2002,74(7),901-909)。
在高压均化时,通过一个狭窄的缝隙对待分解的液体加载一个高压。通过较小的缝隙高度,根据贝努利定律实现非常高的速度和非常低的压力。通过突然建立的高的能量密度、压降和由此产生的空穴作用导致细胞膜被破坏。
这种方法的缺点在于,其除了能够按照希望地损坏细胞膜之外,由于油滴精细地分布在连续的浆液状阶段中还导致产生的乳状液的不希望的稳定性。为此,均化的鞣液包含精细分布的细胞成分,这就是将其称之为悬浮液的原因。该细胞成分在此可能对乳状液产 生稳定的效果。此外,乳状液通过脂肪酸或者蛋白质的融水的盐来稳定,该融水的盐可在发酵鞣液中的脂肪酸或者蛋白质中得到。
此外,根据现有技术的方法的缺陷在于,不能在一个唯一的分离步骤中获得具有特定的油和脂肪酸谱的油。在此必须利用两种或多种细胞或生物质来执行该方法步骤或可选地随后将一种或者多种其他的油掺入到在分离步骤中获得的油中,从而获得特定的、期望的成分。
发明内容
因此,本发明的目的在于提出一种方法,该方法能够以比现有技术中公开的方法在方法技术上更加简单的方式从细胞或者生物质中分离出具有带有特定的油和脂肪酸谱的多不饱和脂肪酸(PUFA)的油。
该目的通过根据本发明的方法实现,该方法的特征在于,
a)将至少一种类型的包含PUFA的细胞和/或生物质与至少一种还有油的物质混合;
b)该细胞或生物质通过高压均化来破碎;以及
c)对产生的乳化液进行反乳化。
根据本发明优选的是,含油的物质是含油的生物质或者油,其中该油被理解为人和/或动物可食用的油。
通过将两种或者多种不同的含油的生物质以任意的比例进行混合,通过灵活地挑选生物质或者生物质的油成分,几乎可以获得 所有希望的特定的油和脂肪酸谱。在添加其他的含油的生物质的情况下,优选的是例如来自微藻类和高山被孢霉的包含omega-3DHA(二十二碳六烯酸)和omega-6AHA(花生四烯酸)的混合物。
在另外的实施方式中,在添加另外的油的情况下,共同由一个或者多个员来提取生物质或者细胞物质。通过选择生物质(多种生物质)和其他的油,以及添加的比例可以同样在一个步骤中获得多种希望的油成分。
在一个优选地实施例中,在添加具有较低的PUFA含量的油的余物的情况下提取具有高的PUFA含香的生物质或者细胞,由此实现对PUFA的稳定作用(防止氧化)。尤其是植物有适合作为上述类型的油来使用,如葵花籽油、橄榄油、棕榈油、蓟子油、琉璃苣种子油、柳叶菜油、玉米油、大豆油、亚麻油、油菜籽油,但也可以是动物油,如鱼油、磷虾油等等以及以此为基础分馏的油,以及它们中的任意的油混合物。
在一个特别优选的方式中,利用棕榈油精(Palm Olein)的余物来提取。棕榈油精(分馏的棕榈油)包含由PUFA、单不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸的混合物。相关的成分是大约44%的油酸、10%的亚油酸、40%的棕榈酸和5%的硬脂酸。在一个非常优选的方式中,利用植物油或动物油,如葵花籽油、橄榄油、棕榈油、鱼油等等的直至二十倍的余物来提取比例为5∶1至1∶5(相关于AHA或DHA的含量)的包含DHA和ARA的生物质。
根据本发明的反乳化可以机械地、物理地(电-)化学地或者通过这些反乳化的手段的任意组合来实现。
机械的反乳化优选地借助于离心分离、沉积、浮游、利用毛细薄膜或者其他的薄膜进行的超滤来实现。
机械的反乳化优选在0至100℃的温度范围内实现。
物理的反乳化优选地借助物理吸附或者提取具有一个或多个线状的、环状的或者芳香族烃,例如丙烷、乙烷、环乙烷或者甲苯。
特别优选的溶剂是乙烷。
物理的反乳化优选在0至100℃的温度范围内实现。
电化学的反乳化优选地借助于电凝结、电泳来实现。化学的反乳化优选借助于化学吸附、电解添加物或者表面活性的助剂来实现。
优选的是,化学的反乳化通过表面活性剂,特别优选的是利用脂肪醇聚氧乙烯醚,尤其是利用三聚乙二醇单癸醚(Triethyleneglycol monodecyl ether)来实现。
根据本发明的表面活性剂以直至25g/l、优选10-20g/l以及特别优选为20g/l的浓度来应用。
化学的反乳化优选在0至100℃的温度范围内实现。
本发明包括根据本发明的方法获得的其他的油。在一个优选的实施例中,这些油包括omega-3和/或omega-6型的脂肪酸,例如二十二碳六烯酸(DHA)、二十二碳五烯酸(DPA)、二十碳五烯酸(EPA)、α亚麻酸(ALA)、花生四烯酸(ARA)、γ亚麻酸(GLA)、二高γ亚麻酸(DHGLA)、亚油酸(LA)或者所述的脂肪酸的混合 物。图表1示出了根据本发明的富含DHA的油的一个实例。由一种或者多种所述的omega-3和/或omega-6型的脂肪酸与饱和或单饱和脂肪酸的混合物形成了另外的优选的实施例。
利用根据本发明的方法获得的油与通过现有技术中公开的方法获得的油相比具有特别高的质量,其具有小于5meq/kg的过氧化值以及小于30的茴香胺值。
根据本发明可以使用微生物,其适于获得PUFA。该微生物例如在弧菌属(Stramenopiles)的(洋弧菌)或者在甲藻(甲藻门Dinophyta)、尤其是隐甲藻属,例如寇氏隐甲藻或者原生藻菌,如Pinguiophyceae纲,例如五个属Glossomastix属、Phaeomonas属、Pinguiococcus属和Polydochrysis。用于发酵性地生产PUFA的微生物属于弧菌属(或者网粘菌),尤其是属于破囊壶菌目(破囊弧菌)并且又尤其属于以下七个属Japonochytrium,Schizochytrium,Thraustochytrium,Althornia,Labyrinthuloides,Aplanochytrium和Ulkenia,以及接合菌纲,如高山被孢霉、长孢被孢霉或者其他的种类、腐霉属枯萎病菌(Pythium insidiosum)、拉曼被孢霉或者其他种类。
通过接下来的非限制性的实例来进一步说明本发明。
实例1
具有包含DHA(源自SAM2179)的Ulkenia生物质的含水的发酵鞣液(油含量大约50%,油中的DHA含量大约44%)通过比例为1∶1(分别相关于生物质干重含量)的包含ARA的生物质(高山被孢霉,油含量大约55%,油中的ARA含量大约40%)连续地输送给高压均化器(例如APV2000)。在此,高压均化过程可以单 阶段或者两阶段地实现,其中最后的阶段的压力如此高地选定,即细胞的大多数部分被破碎。在此,用于定量地分解细胞的高压均化器的用于上述的发酵鞣液的压力为至少60MPa。由此产生的悬乳剂根据本发明可以仅仅通过机械的、物理的或者化学的方法来反乳化并进而实现含有PUFA的油的释放。
50mL的高压均化过的含水悬浮物与0.75g的脂肪醇聚氧乙烯醚Dehydol D3在室温下搅拌6个小时。之后,该溶液以每分钟3300转离心分离10分钟并获得1g的油,相应的油产量大约为90-95%并且DHA与ARA的比例大约为1∶1。
实例2
具有含有DHA(源自SAM2179)的Ulkenia生物质的含水的发酵鞣液在添加有葵花籽油的情况下以余物的形式连续地输送给高压均化器(例如APV2000)。选择如下的混合比例:
i)含DHA的Ulkenia生物质发酵鞣液(5.5升相应于大约335g生物干量,大约50%的油含量,在油中大约50%的DHA含量)
ii)0.095kg的葵花籽油。
根据实例2实现高压均化过程。
50mL的高压均化过的含水悬浮物与0.75g的脂肪醇聚氧乙烯醚Dehydol D3在室温下搅拌6个小时。之后,该溶液以每分钟3300转离心分离10分钟并获得2.3g的油,相应的油产量大约为95%并且DHA含量大约为32%。
根据本发明的油据具有变稀释的DHA含量
脂肪酸 | 由双次确定GC面积百分比获得的平均值 |
C 14:0肉豆蔻酸 | 2.6 |
C 15:0十五烷酸 | 1.3 |
C 16:0十六烷酸 | 27.2 |
C 18:0十八烷酸 | 1.4 |
C 18:1油酸 | 18.3 |
C 18:2亚油酸 | 2.4 |
C 20:5n-3EPA | 0.3 |
C 22:5n-6DPA | 7.2 |
C 22:6n-3DHA | 32.06 |
实例3
含有ARA的生物质的提取在添加鱼油(DHA含量25%)和棕榈油精油(Palmitolein Oel)以余物的形式通过高压均化器(例如APV2000)实现。选择如下的混合比例:
i)含ARA的高山被孢霉生物质(相应于大约225g生物干量,大约50%的油含量,在油中大约50%的ARA含量)
ii)0.3kg的术棕榈油精油(Palmitolein Oel)
iii)0.2kg鱼油(DHA25%)
根据实例2实现高压均化过程。
50mL的高压均化过的含水悬浮物与0.75g的脂肪醇聚氧乙烯醚Dehydol D3在室温下搅拌6个小时。之后,该溶液以每分钟3300转离心分离10分钟并获得5g的油,相应的油产量大约为95%并且ARA含量大约为8%以及DHA含量大约为8%。
实例4
具有包含DHA(源自SAM2179)的Ulkenia生物质的含水的发酵鞣液(油含量大约50%,油中的DHA含量大约44%)通过比例为1∶2(分别相关于生物质干重含量)的包含ARA的生物质(高山被孢霉,油含量大约55%,油中的ARA含量大约40%)在添加Palmolein的情况下以余物的形式连续地输送给高压均化器(例如APV2000)。选择如下的混合比例:
i)含DHA的Ulkenia生物质发酵鞣液(5.5升相应于大约335g生物干量,大约50%的油含量,在油中大约44%的DHA含量)
ii)含有ARA的高山被孢霉生物质(相应于大约665g生物干量,大约55%的油含量,在油中大约40%的ARA含量)
iii)1.3kg的棕榈油(Palmitolein Oel)
50mL的高压均化过的含水悬浮物与0.75g的脂肪醇聚氧乙烯醚Dehydol D3在室温下搅拌6个小时。之后,该溶液以每分钟3300转离心分离10分钟并获得5g的油,相应的油产量大约为95%并且DHA与ARA的比例大约为1∶2。
Claims (26)
1.一种用于从细胞和/或生物质分离具有特定的油和脂肪酸谱的油的方法,其特征在于,
1).至少一种类型的包含多不饱和脂肪酸(PUFA)的细胞和/或生物质与至少一种含有油的物质混合;
2).所述细胞和/或生物质通过高压均质化来破碎;以及
3).产生的乳状液被反乳化。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述含有油的物质是生物质或者油。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述油是具有较低的多不饱和脂肪酸(PUFA)浓度的油。
4.根据权利要求3所述的方法,其中涉及植物油、动物油和/或蒸馏油。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,在由葵花油、橄榄油、棕榈油、蓟子油、琉璃苣种子油、柳叶菜油、玉米油、大豆油、亚麻油、油菜籽油、鱼油和/或磷虾油。
6.根据权利要求2所述的方法,其中涉及一种含有二十二碳六烯酸(DHA)和花生四烯酸(ARA)的生物质,相关于所述二
十二碳六烯酸(DHA)和花生四烯酸(ARA)的比例从5∶1至1∶5。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,所述反乳化化学地实现。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,所述反乳化借助于表面活性剂实现。
9.根据权利要求8所述的方法,其中,所述表面活性剂是脂肪醇聚氧乙烯醚(FAEO)。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,所述表面活性剂是三聚乙二醇单癸醚。
11.根据权利要求8至10中至少一项所述的方法,其中,所述表面活性剂的浓度被设定为直至25g/l,优选为10-20g/l,并且特别优选为20g/l。
12.根据权利要求1至11中至少一项所述的方法,其中所述反乳化在0-100℃时实现。
13.根据权利要求1所述的方法,其中,所述反乳化机械地实现。
14.根据权利要求13所述的方法,其中,所述反乳化通过离心分离机实现。
15.根据权利要求13和/或14所述的方法,其中,所述反乳化在0-100℃时实现。
16.根据权利要求1所述的方法,其中,所述反乳化物理地实现。
17.根据权利要求7所述的方法,其中,所述反乳化通过萃取具有一个或者多个线状的、环状的或者芳香族烃的悬乳剂来实现。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,所述溶剂是己烷。
19.根据权利要求17所述的方法,其中,所述溶剂是丙酮。
20.根据权利要求16至19中至少一项所述的方法,其中,所述反乳化在0-100℃时实现。
21.根据权利要求1至20中至少一项所述的方法,其中,应用生产Omega-3型的多不饱和脂肪酸(PUFA)。
22.一种油,通过根据权利要求1至21中至少一项所述的方法获得。
23.根据权利要求22所述的油包含二十二碳六烯酸(DHA)和花生四烯酸(ARA)
24.根据权利要求23所述的油,其中,所述油具有至少8个质量百分比的二十二碳六烯酸(DHA)和8个质量百分比的花生四烯酸(ARA)含量。
25.一种将根据权利要求22至24中至少一项所述的油作为用于食物、食物补充剂、动物饲料的添加物的应用。
26.根据权利要求25所述的应用,其中涉及特殊的食物产品,例如像婴儿乳品、婴儿食物、药物营养产品、滋养产品以及根据PARNUTS(特殊营养用途食品)的产品。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20110615 |