CN102492544B - 干法制取dha微藻油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种干法制取DHA微藻油的方法，按照以下步骤进行：a)将微藻发酵液进行破壁处理，得到破壁后的发酵液；b)破壁后的发酵液用絮凝剂处理，使破壁后的菌丝体和油脂发生絮凝和聚集，经固液分离，得到分离后的固态物；c)分离后的固态物，经过造粒、干燥、粉碎后，再用有机溶剂萃取或者物理压榨提取，得到DHA微藻油。本发明可以大大减少有机溶剂的使用量，同时减小萃取罐体积，又不影响前破壁效果，破壁完全，也提高了萃取效率和萃取工段的产能。此外，由于萃取的物质由液态变为固态，所以基本不会有乳化现象的发生，这样就极大地节约了生产成本，提高生产效率。

Description

干法制取DHA微藻油的方法

技术领域

本发明涉及微生物油脂的提取方法，具体是指一种干法制取DHA微藻油的方法。

背景技术

DHA(二十二碳六烯酸)俗称脑黄金，是一种对人体非常重要的多不饱和脂肪酸，属于Omega-3不饱和脂肪酸家族中的重要成员。DHA是神经系统细胞生长及维持的一种主要元素，是大脑和视网膜的重要构成成分，在人体大脑皮层中含量高达20％，在眼睛视网膜中所占比例最大，约占50％，因此，对胎婴儿智力和视力发育至关重要。自上世纪90年代以来，DHA即不饱和脂肪酸二十二碳六烯酸一直是儿童营养品的一大焦点。英国脑营养研究所克罗夫特教授和日本著名营养学家奥由占美教授最早揭示了DHA的奥秘，他们的研究结果表明：DHA是人的大脑发育、成长的重要物质之一。

DHA制品，市场上有两种：一种是从深海鱼油中提取，另一种是从藻类中提取。前一种源于鱼类脂肪，不过至少有3大缺陷：(1)鱼油中EPA(二十碳五烯酸)的含量太高，可使DHA所占的比例过低，与母乳相差较大，不符合孩子的生理需求；(2)鱼油中的DHA含量虽然比较高，却不含对脑发育有重要作用的另一种不饱和脂肪酸——AA(花生四烯酸)，而其中过多的EPA还会抑制孩子体内AA的生成；(3)鱼类不同程度地受到汞、铅等重金属或砷等有害物的污染，安全性低。相比之下，藻类的优势突出，DHA藻油是一种纯植物性DHA原料，从人工培育的海洋微藻中提取，未经食物链传递，是目前世界上最纯净、最安全的DHA来源。尤其值得一提的是，DHA藻油的DHA浓度远高于鱼油提取物，且纯度高(含量上，DHA藻油的DHA≥35g/100g，鱼油DHA的含量是3.6-12.5g/100g)，稳定性强、不易被氧化，且无臭、无味，特别适合用于胎儿、婴幼儿。来自美国NASA技术的Life’s DHA(例如中粮福临门DHA藻油)是通过美国FDA认证的，全球超过4000万婴幼儿安全食用，品质可以保证，所以，孕产妇和孩子宜首选藻类DHA制品。

现有技术中公开了许多发酵法生产DHA微藻油的工艺。如公开号为CN101168501A的发明专利中提到将发酵液先絮凝处理再进行固液分离，通过碱破壁后再将细胞机械破碎，然后对破碎的菌体采用有机溶剂萃取。该方法中对菌体先絮凝后破壁，存在以下不足：由于絮凝剂都是有机或无机高分子物质，将发酵液中的菌体聚集联结形成粗大的絮状团粒或团块，且附着在菌体表层形成一层包覆物，导致后续不容易破壁，破壁不充分，从而造成油脂提取率偏低，且絮凝后再破壁需要再次固液分离，工艺繁琐，同时破坏了菌体团粒状态，只能采用溶剂湿法萃取，无法将菌体干燥进行干法萃取。

目前国内外的藻油DHA油脂生产工艺中，多数也采用湿法生产，即在采用物理或者化学或者生物手段使发酵液中菌体细胞壁破碎之后，再将此发酵液浓缩至一定浓度，采用有机溶剂(如正己烷或者乙醇)将细胞内油脂萃取出来。采用这种方法所得的油脂得率较高，而且也较适用于工业化生产，但是，对于设备要求较高，比如在单罐发酵液体积很大的情况下，则需要采用相应体积很大的萃取罐和大量有机溶剂。随着各DHA生产厂家的技术水平不断提升，发酵单罐产量的不断扩大，因此采用湿法萃取所需要的萃取罐等配套设备和溶剂的消耗，能耗等，也越来越大。另外，湿法萃取中，由于发酵液中含有大量的水，胶体物质和蛋白质等，在有机溶剂存在下搅拌时，很容易造成整个体系的乳化，一旦乳化发生，要使含油脂的有机层与水层分离，就必须加入大量的乙醇破乳，或者加入大量的盐破乳，而且破乳常常花费大量时间，这样不仅增加控制难度，也大大增加生产成本，降低生产效率，难以实现连续化生产。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种干法制取DHA微藻油的方法，本发明提供的制取方法可减少有机溶剂的使用量，可有效减少乳化现象的发生，极大地节约了生产成本，提高生产效率。

本发明提供的干法制取DHA微藻油的方法，包括以下步骤：

a)将微藻发酵液进行破壁处理，得到破壁后的发酵液；

b)破壁后的发酵液用絮凝剂处理，使破壁后的菌丝体和油脂发生絮凝和聚集，经固液分离，得到分离后的固态物；

c)分离后的固态物，经过造粒、干燥、粉碎后，再用有机溶剂萃取或者物理压榨提取，得到DHA微藻油。

本发明中，所述步骤b)中，用絮凝剂处理的条件：反应温度为10～60℃，搅拌转速为60～300rpm；PH为3.0～7.0。

絮凝处理的较优条件为：反应温度为20～50℃，搅拌转速为150～300rpm；PH为3.0～5.0。

絮凝处理的最适条件：反应温度为30℃，搅拌转速为180rpm；PH为4.0。

本发明中，所述絮凝剂选用离子度60～100的絮凝剂，所述絮凝剂使用量为发酵液质量的0.05～0.6％，所述絮凝剂溶液的质量百分比浓度为0.1～10％。所述絮凝剂优选为壳聚糖、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、明矾、硫酸铝、无水氯化钙、聚合硫酸铁的一种或几种的混合。不同絮凝条件下，絮凝分离得率为80～95％。

在选用多种絮凝剂复配使用的情况下，采用分步加入的方法，先加入离子度较高的絮凝剂，待发酵液絮凝现象出现时，再加入较低离子度的絮凝剂，进一步加强絮凝效果，以便于固液分离。

本发明中，所述步骤c)中，所述有机溶剂为正己烷，溶剂的使用量与分离所得的固态物的体积相等。

本发明较好的技术方案是：

a)将微藻发酵液进行生物酶破壁处理，得到破壁后的发酵液；

b)在破壁后的发酵液中加入壳聚糖，壳聚糖的使用量为发酵液质量的0.2～0.5％，所述壳聚糖溶液的质量百分比浓度为3～6％，在反应温度20～40℃，搅拌转速为120～280rpm；PH为4.0～6.0的条件下进行絮凝反应，使破壁后的菌丝体和油脂发生絮凝和聚集，从而实现固液分离，得到分离后的固态物；

c)分离后的固态物，经过造粒、干燥、粉碎后，再用正己烷萃取或者物理压榨提取，得到DHA微藻油。

本发明以微藻发酵液为原料提取DHA微藻油。在本发明中，所述微藻为海洋微生物微藻和藻状菌，如金藻(Chrysophyta)、甲藻、隐藻、硅藻、隐甲藻(Crypthecodiumcohnii)、海洋小球藻(Chlorella sp.)、吾肯氏壶藻(Ulkenia amoeboida)、破囊壶菌(Thraustochytrids)或裂殖壶菌(Schizochytrium sp.)等。这些微藻和藻状菌经过常规发酵后，得到含有DHA的发酵液。本发明对所述发酵过程没有特殊限制，可以为本领域技术人员熟知的斜面培养、摇床液种培养、种子罐培养、发酵罐培养等过程。本发明所述微藻发酵液优选为隐甲藻发酵液、吾肯氏壶藻发酵液、破囊壶菌发酵液或裂殖壶菌发酵液。

为了使得到的DHA微藻油具有更好的颜色和口感，本发明在溶剂萃取或压榨提取制得的DHA微藻油后，进行脱色、脱臭处理，最终得到精制的DHA微藻油。

本发明的有益效果：本发明为干法生产DHA微藻油的工艺，在采用物理或者化学或者生物手段使发酵液中菌体细胞壁破碎之后，将该发酵液絮凝去除水分，将含有油脂的破壁絮凝后菌体进一步干燥变为固态物，经造粒、干燥后，再进行萃取或者储存。这样，既实现了将原先很大体积的液态发酵液浓缩干燥成固态形式，可以大大减少有机溶剂的使用量，同时减小萃取罐体积，又不影响前破壁效果，破壁完全，也提高了萃取效率和萃取工段的产能。此外，由于萃取的物质由液态变为固态，所以基本不会有乳化现象的发生，这样就极大地节约了生产成本，提高生产效率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的有关技术问题作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1

a)取1000ml裂殖壶菌发酵液，搅拌均匀，加热至55℃，调节PH至8.5，然后加入发酵液体积0.25％的破壁复合酶，酶解6小时，得到破壁后的裂殖壶菌发酵液；

b)称取壳聚糖，配成质量百分比浓度为5％的絮凝剂溶液，将配好的絮凝剂溶液按照0.3％的添加量加入到酶解后的裂殖壶菌发酵液中，于25℃、PH＝7.0下以120rpm的转速搅拌10min，直至发酵液中菌体出现明显絮凝聚集状态，停止搅拌，再用离心机分离，去除水层，分离得到260ml固态菌体；

c)将获得的固态物经过造粒机造粒后，在60℃条件下烘干至水分含量5％以下，研碎成颗粒，然后用正己烷260ml萃取颗粒中的DHA油脂。

将上步中的混合油脱除溶剂并精炼，得到25.1克DHA微藻油，产率为83.6％。

实施例2

a)取1000ml裂殖壶菌发酵液，搅拌均匀，加热至55℃，调节PH至8.5，然后加入发酵液体积0.25％的破壁复合酶，酶解6小时，得到破壁后的裂殖壶菌发酵液；

b)先称取壳聚糖，配成质量百分比浓度为5％的高离子度絮凝剂溶液，按照0.3％的添加量加入到酶解后的裂殖壶菌发酵液中，于40℃、PH＝6.0下以150rpm的转速搅拌10min，直至发酵液中菌体出现明显絮凝聚集状态；再将预先配好的质量百分比浓度为5％的低离子度无水氯化钙絮凝剂溶液，按照0.1％的添加量加入到上述发酵液中，于40℃、PH＝6.0下以150rpm的转速搅拌5min，进一步加强絮凝效果，再用离心机分离，去除水层，分离得到180ml固态菌体；

c)将获得的固态物经过造粒机造粒后，在60℃条件下烘干至水分含量5％以下，研碎成颗粒，然后用正己烷180ml萃取颗粒中的DHA油脂。

将上步中的混合油脱除溶剂并精炼，得到25.8克DHA微藻油，产率为86％。

实施例3

a)取1000ml隐甲藻发酵液，搅拌均匀，加热至55℃，调节PH至8.5，然后加入发酵液体积0.25％的破壁复合酶，酶解6小时，得到破壁后的隐甲藻发酵液；

b)先称取壳聚糖，配成质量百分比浓度为5％的高离子度絮凝剂溶液，按照0.3％的添加量加入到酶解后的隐甲藻发酵液中，于45℃、PH＝5.0下以200rpm的转速搅拌10min，直至发酵液中菌体出现明显絮凝聚集状态；再将预先配好的质量百分比浓度为5％的低离子度聚合氯化铝絮凝剂溶液，按照0.05％的添加量加入到上述发酵液中，于45℃、PH＝5.0下以200rpm的转速搅拌5min，进一步加强絮凝效果，再用离心机分离，去除水层，分离得到210ml固态菌体；

c)将获得的固态物质经过造粒机造粒后，在60℃条件下烘干至水分含量5％以下，研碎成颗粒，然后用正己烷210ml萃取颗粒中的DHA油脂。

将上步中的混合油脱除溶剂并精炼，得到25.6克DHA微藻油，产率为85.3％。

实施例4

a)取1000ml隐甲藻发酵液，搅拌均匀，加热至55℃，调节PH至8.5，然后加入发酵液体积0.25％的破壁复合酶，酶解6小时，得到破壁后的隐甲藻发酵液；

b)先称取壳聚糖，配成质量百分比浓度为8％的高离子度絮凝剂溶液，按照0.6％的添加量加入到酶解后的隐甲藻发酵液中，于60℃、PH＝3.0下以60rpm的转速搅拌10min，直至发酵液中菌体出现明显絮凝聚集状态，停止搅拌，再用离心机分离，去除水层，分离得到280ml固态菌体；

c)将获得的固态物经过造粒机造粒后，在60℃条件下烘干至水分含量5％以下，研碎成颗粒，然后用正己烷280ml萃取颗粒中的DHA油脂。

将上步中的混合油脱除溶剂并精炼，得到24.2克DHA微藻油，产率为80.7％。

实施例5

a)取1000ml吾肯氏壶藻发酵液，搅拌均匀，加热至55℃，调节PH至8.5，然后加入发酵液体积0.25％的破壁复合酶，酶解6小时，得到破壁后的吾肯氏壶藻发酵液；

b)先称取壳聚糖，配成质量百分比浓度为5％的高离子度絮凝剂溶液，按照0.3％的添加量加入到酶解后的吾肯氏壶藻发酵液中，于30℃、PH＝4.0下以180rpm的转速搅拌10min，直至发酵液中菌体出现明显絮凝聚集状态；再将预先配好的质量百分比浓度为5％的低离子度聚丙烯酰胺絮凝剂溶液，按照0.1％的添加量加入到上述发酵液中，于30℃、PH＝4.0下以180rpm的转速搅拌5min，进一步加强絮凝效果，再用离心机分离，去除水层，分离得到150ml固态菌体；

c)将获得的固态物经过造粒机造粒后，在60℃条件下烘干至水分含量5％以下，研碎成颗粒，然后用正己烷150ml萃取颗粒中的DHA油脂。

将上步中的混合油脱除溶剂并精炼，得到27.6克DHA微藻油，产率为92％。

实施例6

a)取1000ml吾肯氏壶藻发酵液，搅拌均匀，加热至55℃，调节PH至8.5，然后加入发酵液体积0.25％的破壁复合酶，酶解6小时，得到破壁后的吾肯氏壶藻发酵液；

b)先称取壳聚糖，配成质量百分比浓度为5％的高离子度絮凝剂溶液，按照0.2％的添加量加入到酶解后的吾肯氏壶藻发酵液中，于10℃、PH＝7.0下以300rpm的转速搅拌10min，直至发酵液中菌体出现明显絮凝聚集状态；再将预先配好的质量百分比浓度为4％的低离子度硫酸铝絮凝剂溶液，按照0.1％的添加量加入到上述发酵液中，于10℃、PH＝7.0下以300rpm的转速搅拌5min，进一步加强絮凝效果，再用离心机分离，去除水层，分离得到240ml固态菌体；

c)将获得的固态物经过造粒机造粒后，在60℃条件下烘干至水分含量5％以下，研碎成颗粒，然后用正己烷240ml萃取颗粒中的DHA油脂。

将上步中的混合油脱除溶剂并精炼，得到25.3克DHA微藻油，产率为84.2％。

实施例7

a)取1000ml破囊壶菌发酵液，搅拌均匀，加热至55℃，调节PH至8.5，然后加入发酵液体积0.25％的破壁复合酶，酶解6小时，得到破壁后的破囊壶菌发酵液；

b)先称取壳聚糖，配成质量百分比浓度为6％的高离子度絮凝剂溶液，按照0.6％的添加量加入到酶解后的破囊壶菌发酵液中，于40℃、PH＝5.0下以160rpm的转速搅拌10min，直至发酵液中菌体出现明显絮凝聚集状态；再将预先配好的质量百分比浓度为3％的低离子度明矾絮凝剂溶液，按照0.2％的添加量加入到上述发酵液中，于40℃、PH＝5.0下以160rpm的转速搅拌5min，进一步加强絮凝效果，再用离心机分离，去除水层，分离得到200ml固态菌体；

c)将获得的固态物经过造粒机造粒后，在60℃条件下烘干至水分含量5％以下，研碎成颗粒，然后用正己烷200ml萃取颗粒中的DHA油脂。

将上步中的混合油脱除溶剂并精炼，得到25.6克DHA微藻油，产率为85.4％。

实施例8

a)取1000ml破囊壶菌发酵液，搅拌均匀，加热至55℃，调节PH至8.5，然后加入发酵液体积0.25％的破壁复合酶，酶解6小时，得到破壁后的破囊壶菌发酵液；

b)先称取壳聚糖，配成质量百分比浓度为7％的高离子度絮凝剂溶液，按照0.3％的添加量加入到酶解后的破囊壶菌发酵液中，于20℃、PH＝4.5下以170rpm的转速搅拌10min，直至发酵液中菌体出现明显絮凝聚集状态；再将预先配好的质量百分比浓度为3％的低离子度聚合硫酸铁絮凝剂溶液，按照0.1％的添加量加入到上述发酵液中，于20℃、PH＝4.5下以170rpm的转速搅拌5min，进一步加强絮凝效果，再用离心机分离，去除水层，分离得到210ml固态菌体；

c)将获得的固态物经过造粒机造粒后，在60℃条件下烘干至水分含量5％以下，研碎成颗粒，然后用正己烷210ml萃取颗粒中的DHA油脂。

将上步中的混合油脱除溶剂并精炼，得到24.7克DHA微藻油，产率为82.3％。

实施例9

a)取1000ml破囊壶菌发酵液，搅拌均匀，加热至55℃，调节PH至8.5，然后加入发酵液体积0.25％的破壁复合酶，酶解6小时，得到破壁后的破囊壶菌发酵液；

b)称取壳聚糖，配成质量百分比浓度为10％的絮凝剂溶液，按照0.05％的添加量加入到酶解后的破囊壶菌发酵液中，于20℃、PH＝6.0下以140rpm的转速搅拌10min，直至发酵液中菌体出现明显絮凝聚集状态，停止搅拌，再用离心机分离，去除水层，分离得到300ml固态菌体；

c)将获得的固态物经过造粒机造粒后，在60℃条件下烘干至水分含量5％以下，研碎成颗粒，然后用正己烷300ml萃取颗粒中的DHA油脂。

将上步中的混合油脱除溶剂并精炼，得到24.1克DHA微藻油，产率为80.3％。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，在本发明所公开的实验条件参数范围内取值的任意组合都可以实施本发明，都视为本发明的保护范围。

对比例1

取1000ml吾肯氏壶藻发酵液，搅拌均匀，加热至55℃，调节PH至8.5，然后加入发酵液体积0.25％的破壁复合酶，酶解6小时，得到破壁后的破囊壶菌发酵液；按照发酵液∶溶剂体积比＝1∶1，在上述发酵液中加入正己烷1000ml萃取DHA油脂。

将上步中的混合油脱溶并精炼，得到21.7克DHA微藻油，产率为72.3％。

在此试验中，微藻发酵液先经过破壁后，再用有机溶剂萃取制取DHA微藻油，需要采用体积很大的萃取罐和大量有机溶剂(1000ml)，萃取效率较低，产率低于80％。在萃取过程中，容易造成整个体系的乳化，须加入大量的乙醇或盐破乳，生产成本较高，生产效率较低。

对比例2

a)取1000ml吾肯氏壶藻发酵液，搅拌均匀；称取壳聚糖，配成质量百分比浓度为5％的絮凝剂溶液，按照0.3％的添加量加入到破囊壶菌发酵液中，于30℃、PH＝4.0下以180rpm的转速搅拌10min，直至发酵液中菌体出现明显絮凝聚集状态，停止搅拌；将已经发生絮凝的发酵液用离心机分离，去除水层，分离得到400ml固态菌体；

b)将上述固态菌体，加热至55℃，调节PH至8.5，然加入菌液体积0.25％的破壁复合酶，酶解6小时，得到破壁发酵液；

c)在上述发酵液中，按照发酵液∶溶剂体积比＝1∶1加入正己烷400ml萃取DHA油脂。

将上步中的混合油脱溶并精炼，得到23.2克DHA微藻油，产率为77.3％。

在此试验中，微藻发酵液经过絮凝、固液分离、破壁后，再用有机溶剂萃取制取DHA微藻油，絮凝剂在菌体表层形成一层包覆物，导致后续不容易破壁，破壁不充分，从而造成油脂提取率偏低，产率低于80％；且絮凝后再破壁需要再次固液分离，工艺繁琐。

Claims (1)

1.一种干法制取DHA微藻油的方法，包括以下步骤：

a）取1000ml吾肯氏壶藻发酵液，搅拌均匀，加热至55℃，调节PH至8.5，然后加入发酵液体积0.25%的破壁复合酶，酶解6小时，得到破壁后的吾肯氏壶藻发酵液；

b）先称取壳聚糖，配成质量百分比浓度为5%的高离子度絮凝剂溶液，按照0.3%的添加量加入到酶解后的吾肯氏壶藻发酵液中，于30℃、PH=4.0下以180rpm的转速搅拌10min，直至发酵液中菌体出现明显絮凝聚集状态；再将预先配好的质量百分比浓度为5%的低离子度聚丙烯酰胺絮凝剂溶液，按照0.1%的添加量加入到上述发酵液中，于30℃、PH=4.0下以180rpm的转速搅拌5min，进一步加强絮凝效果，再用离心机分离，去除水层，分离得到150ml固态菌体；

c）将获得的固态物经过造粒机造粒后，在60℃条件下烘干至水分含量5%以下，研碎成颗粒，然后用正己烷150ml萃取颗粒中的DHA油脂。