CN103525537B - 一种提取微生物油脂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提取微生物油脂的方法，包括以下步骤：将产油微生物接种发酵；将发酵结束后得到的发酵液通过分离系统，制得含水量在30-80wt%的湿菌体；将湿菌体和萃取用有机溶剂混合均匀后循环破碎，至乳液颗粒的体积平均粒径小于800μm；将循环破碎后的菌体混合液经过固液分离得到混合油及菌粕；将混合油脱溶得到微生物油脂。其无需经过高温烘干工序，能极大地降低油脂在高温下的诸多劣变反应，且节约能耗。另一方面，破碎及萃取同步进行，由此可最大程度避免了与空气接触，从而避免了油脂在小粒径状态下的氧化，达到通过本方法提取酸价低、色泽浅、过氧化值低的高品质微生物油脂的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种提取微生物油脂的方法。
背景技术
多不饱和脂肪酸（polyunsaturatedfattyacid，PUFA）一般是指含有两个或两个以上双键且碳链长度为18～22个的直链脂肪酸。根据双键所在碳原子的位置不同一般又分为omega－3系列不饱和脂肪酸和omega－6系列不饱和脂肪酸。如二十二碳六烯酸（DHA）、二十碳五烯酸（EPA）属于omega－3系列，亚油酸、花生四烯酸（ARA）属于omega－6系列。多不饱和脂肪酸（PUFA）具有许多重要的生理活性，它可以调节人体内血脂和脂蛋白的正常代谢，降低血液中胆固醇的含量，具有预防心脑血管疾病的功能，同时能够在体内转换成前列腺素类化合物从而起到提高机体免疫力的作用。
研究发现，某些真菌中含有较高的多不饱和脂肪酸，但其主要以甘油酯的形式贮存在菌体细胞内。目前工业化提取微生物油脂主要是经过菌体分离、造粒、烘干、萃取等步骤，例如现有一种提取花生四烯酸油脂的方法，包括以下步骤：1)将高山被孢霉接种发酵；2)将发酵结束后得到的发酵液经板框压滤机制得含水量60%湿菌体；3)湿菌体经粉碎后，再经沸腾干燥得到干菌体；4)干菌体使用己烷多次萃取，脱溶后得到多不饱和脂肪酸ARA油脂。通过实验测得，该方法提取的花生四烯酸油脂酸价为2.5mgKOH/g，过氧化值为6.6meq/kg，颜色黄色值为24.2，红色值为3.6。使用该方法提取的微生物油脂，产品的气味重，色泽深，不够透亮，因此油脂的品质不高。
因此，研究提供一种新的提取微生物油脂的方法实为必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能获得高品质微生物油脂的提取微生物油脂的方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种提取微生物油脂的方法，包括以下步骤：
（1）将产油微生物接种发酵；
（2）将发酵结束后得到的发酵液通过分离系统，制得含水量在30-80wt%的湿菌体；
（3）将湿菌体和萃取用有机溶剂混合均匀后进行循环破碎，至乳液颗粒的体积平均粒径小于800μm；
（4）将循环破碎后的菌体混合液经过固液分离得到混合油及菌粕；
（5）将混合油脱溶得到微生物油脂。
按上述方案，所述的步骤（1）包括在发酵结束前添加酶制剂，所述酶制剂的质量占发酵液体积的百分比不低于0.0001g/mL，优选为0.0001～0.001g/mL。
按上述方案，所述的酶制剂为果胶酶、蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶或其组合，所述的酶制剂的添加时间为发酵结束前1至24小时。
按上述方案，上述步骤（1）还包括在发酵体系中加入酶制剂后调节体系的PH和温度为酶制剂相应的最适pH值和最适温度。
按上述方案，所述步骤（3）中湿菌体的重量和萃取用有机溶剂的体积比为1:2~1:6g/mL，优选为1:2~1:3g/mL，所述的萃取用有机溶剂包括但不限于正己烷、石油醚或6号抽提溶剂。
按上述方案，所述步骤（3）中的循环破碎使用的循环破碎设备是胶体磨、剪切机或其组合；所述循环破碎后乳液颗粒的体积平均粒径优选为200~400μm。
按上述方案，所述的产油微生物为高山被孢霉、深黄被孢霉、裂殖壶菌、隐甲藻或双鞭甲藻。
按上述方案，所述的分离系统为板框压滤机或者离心机。
按上述方案，上述方法还包括在步骤（4）固液分离后得到的菌粕加入萃取用有机溶剂，进行循环破碎，将循环破碎后的菌体混合液分离得到混合油，将该混合油与前述混合油合并。
按上述方案，上述方法提取的微生物油脂的酸价<1mgKOH/g，过氧化值：<3meq/kg，颜色：黄色值<10，红色值<1.5。
本发明提取微生物油脂的方法无需经过高温烘干工序，能极大地降低油脂在高温下的诸多劣变反应，且节约能耗。另一方面，破碎及萃取是同步进行的，由此可最大程度避免了与空气接触，从而避免了油脂在小粒径状态下的氧化，达到通过本方法提取酸价低、色泽浅、过氧化值低的高品质微生物油脂的目的。更进一步地，本发明在破碎过程中直接加入萃取用有机溶剂进行循环破碎，能极大地节约后续含溶剂废水处理的能耗，有利于环保。
具体实施方式
下面结合具体实例，对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
以高山被孢霉菌种作为发酵菌种，依次按下列步骤操作：
1)将高山被孢霉接种发酵；发酵结束前1小时加入质量为发酵液体积0.0001g/mL的果胶酶；
2)将发酵结束后得到的发酵液经板框压滤机制得含水量在30wt%的湿菌体；
3)取1000g湿菌体，加入2000ml正己烷，于胶体磨中循环破碎2次，至乳液颗粒的体积平均粒径为800μm。将菌体混合液通过板框压滤机得到混合油及菌粕，将混合油脱溶得到多不饱和脂肪酸ARA油脂，收率为85.3wt%。其中油脂的酸价为0.56mgKOH/g，过氧化值为1.4meq/kg，颜色的黄色值为4.0，红色值为1.0。
实施例2
以高山被孢霉菌种作为发酵菌种，依次按下列步骤操作：
1)将高山被孢霉接种发酵发酵结束前4小时加入质量为发酵液体积0.0001g/mL的果胶酶和0.0001g/mL蛋白酶；
2)将发酵结束后得到的发酵液经板框压滤机制得含水量在50wt%的湿菌体；
3)取1000g湿菌体，加入3000ml正己烷，于剪切机中循环破碎3次，至乳液颗粒体积平均粒径为700μm，再将混合液通过板框压滤机得到一萃混合油及一萃菌粕；
4)将一萃菌粕加入2000ml正己烷，于剪切机中循环破碎2次，然后通过板框压滤机分离得到二萃混合油；
5)合并一萃、二萃混合油脱溶得到多不饱和脂肪酸ARA油脂，收率为89.4wt%。其中油脂的酸价为酸价0.6mgKOH/g，过氧化值为1.5meq/kg，颜色黄色值4.2，红色值为1.0。
实施例3
以高山被孢霉菌种作为发酵菌种，依次按下列步骤操作：
1)将高山被孢霉接种发酵；发酵结束前8小时加入质量为发酵液体积0.0002g/mL的蛋白酶和0.0002g/mL的果胶酶；
2)将发酵结束后得到的发酵液经板框压滤机制得含水量在80wt%的湿菌体；
3)取1000g湿菌体，加入4000ml石油醚，于剪切机中循环破碎5次至乳液颗粒体积平均粒径为600μm，再将混合液通过离心机得到一萃混合油及一萃菌粕；
4)将一萃菌粕加入2000ml石油醚，于剪切机中循环破碎2次，然后通过离心机分离得到二萃混合油；
5)合并一萃、二萃混合油脱溶得到多不饱和脂肪酸ARA油脂，收率为91.0wt%。其中油脂的酸价为0.6mgKOH/g，过氧化值为1.8meq/kg，颜色黄色值为4.8，红色值为1.1。
实施例4
以高山被孢霉菌种作为发酵菌种，依次按下列步骤操作：
1)将高山被孢霉接种发酵；发酵结束前16小时加入质量为发酵液体积0.0003g/mL的果胶酶和0.0003g/mL的蛋白酶；
2)将发酵结束后得到的发酵液经板框压滤机制得含水量在60wt%的湿菌体；
3)取1000g湿菌体，加入6000ml6号抽提溶剂，于胶体磨和剪切机中分别循环破碎4次（共8次）至乳液颗粒体积平均粒径为200μm，再将混合液通过离心机得到一萃混合油及一萃菌粕；
4)将一萃菌粕加入2000ml6号抽提溶剂，于胶体磨和剪切机中分别循环1次，然后通过离心机分离得到二萃混合油；
5)合并一萃、二萃混合油脱溶得到多不饱和脂肪酸ARA油脂，收率为92.0wt%。其中油脂的酸价为0.68mgKOH/g，过氧化值为2.3meq/kg，颜色黄色值为5.1，红色值为1.1。
实施例5
以高山被孢霉菌种作为发酵菌种，依次按下列步骤操作：
1)将高山被孢霉接种发酵；发酵结束前16小时加入质量为发酵液体积0.0002g/mL的果胶酶和0.0003g/mL的蛋白酶；
2)将发酵结束后得到的发酵液经板框压滤机制得含水量在60wt%的湿菌体；
3)取1000g湿菌体，加入2500ml正己烷，于胶体磨和剪切机中分别循环破碎2次（共4次）至乳液颗粒体积平均粒径为400μm，再将混合液通过离心机得到一萃混合油及一萃菌粕；
4)将一萃菌粕加入2000ml正己烷，于胶体磨和剪切机中分别循环破碎1次，然后通过离心机分离得到二萃混合油；
5)合并一萃、二萃混合油脱溶得到多不饱和脂肪酸ARA油脂，收率为95.5wt%。其中油脂的酸价为0.64mgKOH/g，过氧化值为2.0meq/kg，颜色黄色值为4.4，红色值为1.0。
实施例6
以裂殖壶菌作为发酵菌种，依次按下列步骤操作：
1)将裂殖壶菌接种发酵；发酵结束前24小时加入质量为发酵液体积0.0001g/mL的纤维素酶，并同时调节体系的PH和温度为纤维素酶发挥活性所需要的最适pH值和最适温度；
2)将发酵结束后得到的发酵液经离心机制得含水量在80wt%的湿菌体；
3)取1000g湿菌体，加入2500ml正己烷，于胶体磨和剪切机中分别循环破碎2次（共4次）至乳液颗粒体积平均粒径为500μm，再将混合液通过离心机得到一萃混合油及一萃菌粕;
4)将一萃菌粕加入2000ml正己烷，于胶体磨和剪切机中分别循环破碎1次，然后通过离心机分离得到二萃混合油；
5)合并一萃、二萃混合油脱溶得到多不饱和脂肪酸DHA油脂，收率为93.8wt%。其中油脂的酸价为0.7mgKOH/g，过氧化值为2.4meq/kg，颜色黄色值为6.7，红色值为1.2。
实施例7
以深黄被孢霉作为发酵菌种，依次按下列步骤操作：
1)将深黄被孢霉接种发酵；发酵结束前16小时加入质量为发酵液体积0.0008g/mL的半纤维素酶，并同时调节体系的PH和温度为半纤维素酶发挥活性所需要的最适pH值和最适温度；
2)将发酵结束后得到的发酵液经板框压滤机制得含水量在60wt%的湿菌体；
3)取1000g湿菌体，加入2500ml正己烷，于胶体磨和剪切机中分别循环破碎2次（共4次）至乳液颗粒体积平均粒径为600μm，再将混合液通过离心机得到一萃混合油及一萃菌粕；
4)将一萃菌粕加入2000ml正己烷，于胶体磨和剪切机中分别循环破碎1次，然后通过离心机分离得到二萃混合油；
5)合并一萃、二萃混合油脱溶得到多不饱和脂肪酸EPA油脂，收率为94.0wt%。其中油脂的酸价为0.55mgKOH/g，过氧化值为1.7meq/kg，颜色黄色值为4.0，红色值为1.0。
实施例8
以隐甲藻作为发酵菌种，依次按下列步骤操作：
1)将隐甲藻接种发酵；发酵结束前16小时加入质量为发酵液体积0.0009g/mL的果胶酶；
2)将发酵结束后得到的发酵液经板框压滤机制得含水量在60wt%的湿菌体；
3)取1000g湿菌体，加入2500ml正己烷，于胶体磨和剪切机中分别循环破碎2次（共4次）至乳液颗粒体积平均粒径为400μm，再将混合液通过离心机得到一萃混合油及一萃菌粕；
4)将一萃菌粕加入2000ml正己烷，于胶体磨和剪切机中分别循环破碎1次，然后通过离心机分离得到二萃混合油；
5)合并一萃、二萃混合油脱溶得到多不饱和脂肪酸DHA油脂，收率为95.6wt%。其中油脂的酸价为0.77mgKOH/g，过氧化值为2.1meq/kg，颜色黄色值为7.0，红色值为1.0。
实施例9
以双鞭甲藻作为发酵菌种，依次按下列步骤操作：
1)将双鞭甲藻接种发酵；发酵结束前16小时加入质量为发酵液体积0.001g/mL的果胶酶；
2)将发酵结束后得到的发酵液经板框压滤机制得含水量在60wt%的湿菌体；
3)取1000g湿菌体，加入2500ml正己烷，于胶体磨和剪切机中分别循环破碎2次（共4次）至乳液颗粒体积平均粒径为500μm，再将混合液通过离心机得到一萃混合油及一萃菌粕；
4)将一萃菌粕加入2000ml正己烷，于胶体磨和剪切机中分别循环破碎1次，然后通过离心机分离得到二萃混合油；
5)合并一萃、二萃混合油脱溶得到多不饱和脂肪酸DHA油脂，收率为94.9wt%。其中油脂的酸价为0.7mgKOH/g，过氧化值为2.5meq/kg，颜色黄色值为6.6，红色值为1.2。
本发明提取微生物油脂的方法无需经过高温烘干工序，能极大地降低油脂在高温下的诸多劣变反应，且节约能耗。另一方面，破碎及萃取是同步进行的，由此可最大程度避免了与空气接触，从而避免了油脂在小粒径状态下的氧化，达到通过本方法提取酸价低、色泽浅、过氧化值低的高品质微生物油脂的目的。更进一步地，本发明在破碎过程中直接加入萃取用有机溶剂进行循环破碎，能极大地节约后续含溶剂废水处理的能耗，有利于环保。
Claims (7)
1.一种提取微生物油脂的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
（1）将产油微生物接种发酵；
（2）将发酵结束后得到的发酵液通过分离系统，制得含水量在30-80wt%的湿菌体；
（3）将湿菌体和萃取用有机溶剂混合均匀后进行循环破碎，至乳液颗粒的体积平均粒径小于800μm；
（4）将循环破碎后的菌体混合液经过固液分离得到混合油及菌粕；
（5）将混合油脱溶得到微生物油脂；
所述的步骤（1）包括在发酵结束前添加酶制剂，所述酶制剂的质量占发酵液体积的百分比不低于0.0001g/mL；所述的酶制剂为果胶酶、蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶或其组合，所述的酶制剂的添加时间为发酵结束前1至24小时。
2.根据权利要求1所述的提取微生物油脂的方法，其特征在于：所述步骤（3）中湿菌体的重量和萃取用有机溶剂的体积比为1:2~1:6g/mL，所述的萃取用有机溶剂包括但不限于正己烷、石油醚或6号抽提溶剂。
3.根据权利要求1所述的提取微生物油脂的方法，其特征在于：所述步骤（3）中的循环破碎使用的循环破碎设备是胶体磨、剪切机或其组合；所述循环破碎后乳液颗粒的体积平均粒径为200~400μm。
4.根据权利要求1所述的提取微生物油脂的方法，其特征在于：所述的产油微生物为高山被孢霉、深黄被孢霉、裂殖壶菌、隐甲藻或双鞭甲藻。
5.根据权利要求1所述的提取微生物油脂的方法，其特征在于：所述的分离系统为板框压滤机或者离心机。
6.根据权利要求1所述的提取微生物油脂的方法，其特征在于：它还包括在步骤（4）固液分离后得到的菌粕加入萃取用有机溶剂，进行循环破碎，将循环破碎后的菌体混合液分离得到混合油，将该混合油与前述混合油合并。
7.根据权利要求1所述的提取微生物油脂的方法，其特征在于：它提取的微生物油脂的酸价<1mgKOH/g，过氧化值：<3meq/kg，颜色：黄色值<10，红色值<1.5。
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