CN103588634A - 一种萃取分离海洋微藻发酵液提取dha的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种萃取分离海洋微藻发酵液提取DHA的方法，包括以下步骤：(1)将DHA微藻发酵液脱水干燥，得DHA藻粉；(2)选取低沸点的萃取剂萃取DHA藻粉，得到萃取液；(3)对萃取液进行真空浓缩，脱除溶剂后得到DHA毛油；(4)将DHA毛油进行脱色和蒸汽除臭，然后浓缩得到DHA藻油成品。本发明可提高微藻发酵生产DHA的提取总收率，降低生产成本，减少三废排放量，同时萃取剂可回收再利用，减少环境污染。

Description

一种萃取分离海洋微藻发酵液提取DHA的方法

技术领域

本发明涉及微生物油脂的提取方法，具体地说，涉及一种萃取分离海洋微藻发酵液提取DHA的方法。

背景技术

DHA，全名二十二碳六烯酸，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，对胎儿、婴儿的智力和视力发育至关重要。

医学研究表明，DHA的主要作用可促进胎儿大脑发育、促进视网膜光感细胞的成熟、增进大脑细胞之发育，还可以用于癌症治疗、抑制炎症、降低血脂、预防心脏血管疾病、改善老年痴呆症等。

早期DHA产品多以富含DHA和EPA的深海鱼油(通常为金枪鱼油)为原料制得，以二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)的混合形式存在，我们通常叫做Omega-3或多烯酸乙脂。鱼油DHA生产过程简单，价格便宜，在过去较长一段时间作为主要的DHA来源，广泛用做婴幼儿和孕妇食品中的营养添加剂，但是由于近年来渔业资源的逐步耗竭及萎缩，原料来源受气候及自然环境影响很大。随着世界范围内的污染加剧，鱼油中所含有的持续性有机污染物(POPs)及其危害逐步引起公众的重视，例如滴滴涕(DDT)、化学杀虫剂、多氯联苯类物质(PCBs)、二恶英(Dioxin)和六氯苯(HCB)等，使得鱼油来源的DHA面临越来越大的困境。

与鱼油的境遇相反，微藻来源的DHA因为整个生产过程可全程进行严格的人工控制，从微藻纯种培养到精炼都需严格消毒，无菌操作，并可采用国际认可的食品安全生产及控制管理技术，所生产的DHA纯度高、无污染，不含鱼腥味，质量远胜鱼油DHA。微藻DHA也是美国FDA唯一批准的婴幼儿食品中的DHA补充剂，一些知名企业如美国亨氏、美国惠氏、福临门等企业的产品中所添加的DHA都是微藻DHA。因此，微藻DHA取代鱼油DHA是势在必行的趋势。

目前，实际生产中所用的分离微藻DHA的方法主要有低温分级法、尿素包合法、溶剂法、超临界气体萃取法等。其中，低温分级法需要有大型制冷设备，耗能高，提取效率低；尿素包合法是一种比较简便有效的分离方法，但在实际生产中应用时，存在溶剂损耗大、排水和因尿素添加物而引起的废物处理等问题。超临界气体萃取法能分离出高纯度的DHA，但对碳数相同而双键数不同的脂肪酸的分离效果较差，且设备投资大，技术要求高，耗能亦较大。

现有技术中也公开了多种发酵法生产DHA微藻油的工艺。如黄和，任路静等人在中国发明专利CN101168501A中公开了一种从隐甲藻中提取并精制富含DHA脂肪酸的工艺，先将隐甲藻发酵液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，获得DHA粗油；DHA粗油经过脱胶、碱炼、脱色、脱臭后得到DHA精油。该工艺的不足之处在于，操作过程中对菌体先絮凝然后破壁，由于絮凝剂都是有机或无机的高分子物质，会将发酵液中的菌体聚集联结形成较大的絮状团粒，并附着在菌体表层形成一层包覆物，导致后续操作过程中破壁不充分，从而导致油脂的提取率偏低。

詹光煌，吴轶等人在中国发明专利CN101585759中公开了一种从双鞭甲藻发酵液中提取DHA不饱和脂肪酸的方法，主要工艺过程是先将双鞭甲藻发酵液用盐酸溶液调节PH值，以无残留单体聚丙烯酰胺为絮凝剂絮凝，凝板框过滤得到滤饼，滤饼用复合纤维素水解酶加水配成的破壁液破壁，破壁后用离心机实现渣、水相、油相三相分离，重复2-5次后基本无油相，合并油相并水洗后即为含DHA毛油，毛油进入五级连续分子蒸馏，最终得DHA含量40-50％的不饱和脂肪酸。本发明采用转速8000-12000转/分钟的高速离心机进行分离直接得到毛油，而且毛油精制采用五级分子蒸馏，可有效地达到脱色、脱酸、脱臭的作用，但该技术的缺点是制备过程中需要首先进行生物酶破壁，再进行五级分子蒸馏，使得整个提取工艺路线长、流程复杂、能耗高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种萃取分离海洋微藻发酵液提取DHA的方法，该方法可提高DHA的提取率，同时降低生产成本，减少三废排放量。

其技术解决方案是：

一种萃取分离海洋微藻发酵液提取DHA的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将DHA微藻发酵液脱水干燥，得DHA藻粉；(2)选取低沸点的萃取剂萃取DHA藻粉，得到萃取液；(3)对萃取液进行真空浓缩，脱除溶剂后得到DHA毛油；(4)将DHA毛油进行脱色和蒸汽除臭，然后浓缩得到DHA藻油成品。

优选地，步骤(1)中的脱水干燥包括三级脱水：一级脱水是向微藻发酵液中加入絮凝剂，使藻液与藻体分离；二级脱水是将一级脱水得到的藻体沉淀进行离心分离，去除絮凝剂和水份，得到泥状藻体；三级脱水是将泥状藻体进行冷冻干燥，得到藻粉。

优选地，所述絮凝剂为壳聚糖、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、明矾、硫酸铝、无水氯化钙、聚合硫酸铁的水溶液中的一种或任意几种的混合物，其加入量为发酵液质量的1.0-2.0％。

优选地，以质量百分比计，步骤(1)中所述DHA藻粉的含水量≤5％。

优选地，步骤(2)所述低沸点的萃取剂为6#有机溶剂、石油醚、乙醚、己烷、丙酮、氯仿、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯中的一种或任意几种的混合物。[0016]优选地，步骤(2)所述萃取剂的加入量占发酵液质量的40％～60％，萃取温度为45～60℃，萃取次数为2-4次。

优选地，步骤(3)所述真空浓缩的真空度≤0.4Kpa，且溶剂的脱除时间为1～5小时。

优选地，在进行步骤(4)之前，可以先对步骤(3)所得到的DHA毛油进行纯化：向毛油中加入质量百分比浓度分别为50-85％磷酸溶液和30-70％的NaCl溶液，加入量分别为发酵液质量的5％～20％，在50～65℃温度下搅拌均匀后静置0.5～1小时，取上层油液，水洗至中性，然后加入质量百分比浓度为5-10％的NaOH溶液，搅拌40-50min，搅拌速度为30～80r/min，使皂粒絮凝，然后将油升温到80～100℃，当皂粒明显沉降时，停止搅拌，静置沉降，分离皂脚，再用80～100℃的热水水洗，然后真空干燥。

应当指出的是，本发明步骤(4)所述DHA毛油的脱色、蒸汽除臭以及浓缩工艺为本领域技术人员的熟知工艺。优选地，所用脱色剂为活性白土，其加入量占毛油质量的1～5％，脱色温度为75～85℃，脱色时间为20～40分钟；水蒸气除臭温度为75～85℃，真空度小于0.4Kpa，脱臭时间为0.5～1小时。

本发明采用微藻发酵液为原料提取DHA微藻油。其中所述微藻为海洋微生物微藻和藻状菌，如金藻、甲藻、隐藻、硅藻、隐甲藻、海洋小球藻、吾肯氏壶藻、破囊壶菌或裂殖壶菌等，其中优选隐甲藻发酵液、吾肯氏壶藻发酵液、破囊壶菌发酵液或裂殖壶菌发酵液。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也没有特别的限制，可以采用本领域技术人员熟悉的斜面培养、摇床液种培养、种子罐培养、发酵罐培养等。

本发明的有益技术效果是：

本发明选取低沸点的萃取剂，采用干燥、萃取、蒸馏、脱色、除臭、浓缩工艺步骤提取DHA，其中萃取步骤可降低母液的产生量，减少DHA在母液中的含量，使DHA提取率大大提高，降低生产成本，减少三废排放量；蒸馏步骤可使低沸点的萃取剂回收再利用；脱色与除臭步骤可进一步提高DHA成品的纯度和品质。

具体实施方式

实施例1

(1)将隐甲藻(Crypthecodinium cohnii)发酵液1000g(初始总脂含量为90g)引入絮凝沉淀罐后，加入10g壳聚糖絮凝剂，絮凝45分钟后收集沉淀藻体，经碟片式离心机离心分离，去除絮凝剂和水分，得到泥状藻体，然后将其进行冷冻干燥，制成含水量≤5％的微藻干粉；

(2)向步骤(1)所得微藻干粉中加入400g6#有机溶剂进行浸提萃取，萃取温度为45℃，萃取次数为四次，得到萃取液；

(3)对步骤(2)所得萃取液通过真空浓缩脱除溶剂，真空度为0.4Kpa，脱除时间为1小时，得到DHA毛油；

(4)向步骤(3)所得毛油中加入50g质量百分比浓度为85％磷酸溶液和200g质量百分比浓度为30％的NaCl溶液，在50℃下慢速搅拌均匀后静置1小时，取上层油液，水洗至中性，然后加入质量百分比浓度为5％的NaOH溶液，搅拌40分钟，搅拌速度为30r/min，使皂粒絮凝，然后将油升温到80℃，当皂粒明显沉降时，停止搅拌，静置沉降，分离皂脚，再用80℃热水洗三遍，然后真空干燥；

(5)向步骤(4)所得干燥后的油体中加入占油体质量2％的活性白土进行脱色，脱色温度为75℃，脱色时间为30分钟，同时抽真空并适度搅拌，过滤除去白土，对油脂进行水蒸气气提除臭，汽提温度为75℃，真空度为0.4Kpa，脱臭时间为0.5小时，然后维持真空状态下缓慢冷却，离心分离得成品油80g，总脂提取率为89％。

实施例2

(1)将吾肯氏壶藻(Ulkeniaamoeboida)发酵液1000g(初始总脂含量为103g)引入絮凝沉淀罐后，加入20g聚丙烯酰胺絮凝剂，絮凝60分钟后收集沉淀藻体，经离心机离心分离，去除絮凝剂和水分，得到泥状藻体，然后将其进行冷冻干燥，制成含水量≤5％的微藻干粉；

(2)向步骤(1)所得微藻干粉中加入600g丙酮进行浸提萃取，萃取温度为60℃，萃取次数为两次，得到萃取液；

(3)对步骤(2)所得萃取液通过真空浓缩脱除溶剂，真空度为0.30Kpa，脱除时间为5小时，得到DHA毛油；

(4)向步骤(3)所得毛油中加入200g质量百分比浓度为50％磷酸溶液和50g质量百分比浓度为70％的NaCl溶液，在65℃下慢速搅拌均匀后静置30分钟，取上层油液，水洗至中性，然后加入质量百分比浓度为10％的NaOH溶液，搅拌50分钟，搅拌速度为80r/min，使皂粒絮凝，然后将油升温到100℃，当皂粒明显沉降时，停止搅拌，静置沉降，分离皂脚，再用100℃热水洗三遍，然后真空干燥；

(5)向步骤(4)所得干燥后的油体中加入占油体质量3％的活性白土进行脱色，脱色温度为80℃，脱色时间为45分钟，同时抽真空并适度搅拌，过滤除去白土，对油脂进行水蒸气气提除臭，汽提温度为85℃，真空度为0.30Kpa，脱臭时间为1小时，然后维持真空状态下缓慢冷却，离心得成品油87g，总脂提取率为84.5％。

实施例3

(1)将破囊壶菌(Thraustochytrids)发酵液1000g(初始总脂含量为98.3g)引入絮凝沉淀罐后，加入15g明矾絮凝剂，絮凝30分钟后收集沉淀藻体，经碟片式离心机离心分离，去除絮凝剂和水分，得到泥状藻体，然后将其进行冷冻干燥，制成含水量≤5％的微藻干粉；

(2)向步骤(1)所得微藻干粉中加入500g乙酸乙酯进行浸提萃取，萃取温度为50℃，萃取次数为三次，得到萃取液；

(3)对步骤(2)所得萃取液通过真空浓缩脱除溶剂，真空度为0.35Kpa，脱除时间为3小时，得到DHA毛油；

(4)向步骤(3)所得毛油中加入150g质量百分比浓度为65％磷酸溶液和100g质量百分比浓度为60％的NaCl溶液，在55℃下慢速搅拌均匀后静置45分钟，取上层油液，水洗至中性，然后加入质量百分比浓度为8％的NaOH溶液，搅拌40分钟，搅拌速度为60r/min，使皂粒絮凝，然后将油升温到90℃，当皂粒明显沉降时，停止搅拌，静置沉降，分离皂脚，再用95℃热水洗三遍，然后真空干燥；

(5)向步骤(4)所得干燥后的油体中加入占油体质量2.5％的活性白土进行脱色，脱色温度为85℃，脱色时间为40分钟，同时抽真空并适度搅拌，过滤除去白土，对油脂进行水蒸气气提除臭，汽提温度为75℃，真空度为0.4Kpa，脱臭时间为0.5小时，然后维持真空状态下缓慢冷却，离心分离得成品油86.6g，总脂提取率为88.1％。

Claims (8)

1.一种萃取分离海洋微藻发酵液提取DHA的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将DHA微藻发酵液脱水干燥，得DHA藻粉；(2)选取低沸点的萃取剂萃取DHA藻粉，得到萃取液；(3)对萃取液进行真空浓缩，脱除溶剂后得到DHA毛油；(4)将DHA毛油进行脱色和蒸汽除臭，然后浓缩得到DHA藻油成品。

2.根据权利要求1所述的一种萃取分离海洋微藻发酵液提取DHA的方法，其特征在于，步骤(1)中的脱水干燥包括三级脱水：一级脱水是向微藻发酵液中加入絮凝剂，使藻液与藻体分离；二级脱水是将一级脱水得到的藻体沉淀进行离心分离，去除絮凝剂和水份，得到泥状藻体；三级脱水是将泥状藻体进行冷冻干燥，得到藻粉。

3.根据权利要求2所述的一种萃取分离海洋微藻发酵液提取DHA的方法，其特征在于，所述絮凝剂为壳聚糖、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、明矾、硫酸铝、无水氯化钙、聚合硫酸铁中的一种或任意几种的混合物，其加入量为发酵液质量的1.0-2.0％。

4.根据权利要求1所述的一种萃取分离海洋微藻发酵液提取DHA的方法，其特征在于，以质量百分比计，步骤(1)中所述DHA藻粉的含水量≤5％。

5.根据权利要求1所述的一种萃取分离海洋微藻发酵液提取DHA的方法，其特征在于，步骤(2)所述低沸点的萃取剂为6#有机溶剂、石油醚、乙醚、己烷、丙酮、氯仿、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯中的一种或任意几种的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种萃取分离海洋微藻发酵液提取DHA的方法，其特征在于，步骤(2)所述萃取剂的加入量占发酵液质量的40％～60％，萃取温度为45～60℃，萃取次数为2-4次。

7.根据权利要求1所述的一种萃取分离海洋微藻发酵液提取DHA的方法，其特征在于，步骤(3)所述真空浓缩的真空度≤0.4Kpa，且溶剂的脱除时间为1～5小时。

8.根据权利要求1所述的一种萃取分离海洋微藻发酵液提取DHA的方法，其特征在于，在进行步骤(4)之前，可以先对步骤(3)所得到的DHA毛油进行纯化：向毛油中加入质量百分比浓度分别为50-85％磷酸溶液和30-70％的NaCl溶液，加入量分别为发酵液质量的5％～20％，在50～65℃温度下搅拌均匀后静置0.5～1小时，取上层油液，水洗至中性，然后加入质量百分比浓度为5-10％的NaOH溶液，搅拌40-50min，搅拌速度为30～80r/min，使皂粒絮凝，然后将油升温到80～100℃，当皂粒明显沉降时，停止搅拌，静置沉降，分离皂脚，再用80～100℃的热水水洗，然后真空干燥。