CN103911208B - 一种异养小球藻油脂提取方法 - Google Patents
一种异养小球藻油脂提取方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种异养小球藻油脂提取方法，1）细胞破碎：将异养小球藻发酵液混合均匀后通入压力为1400bar~1600bar的高压均质机中进行细胞破碎；2）萃取：向上述破碎后的发酵液中加入疏水性有机溶剂对细胞破碎液中的油脂成分进行萃取；3）制备藻油和回收溶剂：萃取反应结束后，静置10min~30min，或者通过离心分离，提取油相，通过蒸馏的方式可以将油相中的有机溶剂回收同时得到油脂。该方法不进行浓缩、干燥制粉，不需要进行细胞破碎和对干粉进行破碎，具有提柴油工艺流程短、操作过程简单、提取时间短、能耗低、适于直接从微藻液中提柴油、柴油品质好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及微藻生化工程技术领域，特别涉及一种异养小球藻油脂提取方法。
背景技术
利用异养小球藻进行油脂生产，其优势是明显的。相对于异养藻来讲，异养小球藻生长迅速，能够快速积累油脂，且对土地占用较少，不需要光照，对反应器要求更为简单。随着石油价格的飙升，利用异养小球藻制备油脂的研究也逐渐增多了。
利用异养小球藻进行油脂生产是一个复杂的系统工程，涵盖多个技术环节，包括异养小球藻的筛选和培育、异养小球藻的规模培养、油脂的收集和加工等几个方面。每个环节都对设备和生产水平有较高的要求。目前利用藻类制备油脂整体成本都比较高，因此寻找工艺最简单、能耗最少的途径关系到藻类制备油脂前景。
中国专利申请号201210431210.7专利公开了一种藻类细胞中的生物油脂及其制备方法和应用，该方法使用了臭氧与高压共同处理藻细胞，不断打压、泄压反复处理40~80次来达到细胞破碎的效果，这个过程操作麻烦能耗较高，而且快速泄压有较大的噪音，对周边环境极不友好。
中国专利申请号200810138499.7专利公开了一种微生物油脂分离提取方法，但是该方法需要先在搅拌的状态下使用分子筛对藻液进行浓缩。这个过程需要消耗大量的时间、能量。另外回收分子筛的过程中，分子筛和藻细胞混在一起，会造成藻细胞的损失或分子筛的堵塞。在分子筛再生的过程中，还需要进行加热或减压才能恢复分子筛的脱水性能，这个过程同样需要消耗大量的能源。从整体成本核算来看，该过程在浓缩环节不仅要造成藻细胞的损失而且从能源成本核算来看是很不划算的。
中国专利申请号102559376A专利公开了一种提取异养小球藻中性油脂的方法，但该方法需要先离心收集藻细胞，在整个离心的过程中需要消耗较多的能源。在异养小球藻的发酵过程中，会有部分藻细胞因溶氧、营养物质缺乏而死亡或自溶，生物量（干重）越高这种现象越明显，当生物量（干重）超过100g/L时，其死亡或自溶量约占总量的20~35%。在离心时候，会发生分层：细胞碎片会集聚在最上方，中间是水，最下层是正常细胞。采用离心会导致死亡或自溶部分所产生的油脂损失。
中国专利申请号103045352专利公开了一种微藻油脂的提纯方法，但该方法在收集物料时需要离心，另外在进行细胞破碎时还需要进行添加有机溶剂。额外添加的有机溶剂会影响后期制取的油脂质量。
中国专利申请号102533427A专利公开了用于从微藻高效率提取油脂的方法，但该方法需要先制备藻粉，在这个过程中需要先离心制藻泥、再烘干并研磨制藻粉，需要消耗较多的能源。并且工艺流程长总体收率偏低。
综上所述，现有公开的的藻油提取技术，均存在工艺复杂、能耗较高的缺点。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种异养小球藻油脂提取方法，该方法不需要加入絮凝剂、不需要进行浓缩、不需要进行离心或者干燥制藻粉，具有提藻油工艺流程短、操作过程简单、提取时间短、能耗低、成本低、藻油收率高、适于直接从发酵液中提油等优点。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案是：
一种异养小球藻油脂提取方法，采用以下几个步骤：
1）细胞破碎：将异养小球藻发酵液混合均匀后送入压力为1400bar~1600bar的高压均质机中进行细胞破碎；
2）萃取：向上述破碎后的发酵液中加入疏水性有机溶剂对油脂成分进行萃取；
3）制备藻油和回收溶剂：萃取反应结束后，静置10min~30min，或者通过离心分离，提取油相，通过蒸馏将油相中的有机溶剂和油脂分离即可。
优先的，所述步骤1）中，先在异养小球藻发酵液中加入高锰酸钾混合均匀后再利用高压均质机进行细胞破碎处理；所述高锰酸钾添加量按质量比为高锰酸钾：异养小球藻油脂干重=0.5：1~5：1；
优先的，所述高锰酸钾添加量为高锰酸钾：异养小球藻油脂干重=1：1~2：1；
优先的，所述步骤1）中，所述发酵液以流量0.009m3/h送入高压均质机处理次数为2~5次；
优选的，所述步骤1）中，进行细胞破碎过程发酵液温度控制在30~40度；
优选的，所述步骤1）中，细胞破碎过程发酵液PH范围为6~8；
优选的，所述步骤2）中，所述疏水性有机溶剂采用正已烷，正已烷添加量与发酵液干重比为：3：1~30：1（v：w,单位为mL:g）；
优选的：所述疏水性有机溶剂采用正已烷，正已烷添加量与发酵液干重比优选为：4：1~6：1（v：w,单位为mL:g）；
优选的，所述所述步骤2）中，萃取时间为30~60min，萃取温度为40度~50度，萃取过程中需要进行振荡或间隙性振摇；
优选的，所述所述步骤3）中，离心力为6000~10000，离心时间为5~10min。
本发明方法的有益之处是：
（1）对异养小球藻发酵液不需要反复调节压力、不需要加入絮凝剂、不需要进行离心或者干燥制藻粉，而是直接进行细胞破碎；破碎液在利用疏水性有机溶剂萃取时可以直接将里面的油脂萃取出来；提藻油的工艺流程极短，只有三步就可以获得藻油，减少工艺流程相当于减少了物料损失、减少了能源消耗。
（2）发酵液温度30~40摄氏度，温度在30~40度是有助于高压破碎的反复开展，温度高了会影响高压均质机的运行，温度低了不利于细胞的破碎。PH在6~8一方面是对油品质量的一个保证，ph过了这个范围会影响油脂的质量，也会影响到油品的色泽。
（3）提藻油在进行破碎前先加入高猛酸钾，由于小球藻、藻类、小球藻类等产油微生物其细胞壁较难破碎，单独使用高压均质机进行细胞破碎，通常细胞破碎率在85%以下。使用高锰酸钾可以对产油微生物的细胞壁和细胞膜进行氧化、破坏，结合本申请的技术方案高压均质机达到了预想不到的效果。此外高猛酸钾不会影响油脂的质量，Mn离子是存在在水相中的。本申请在高压破碎以后要进行萃取，我们只提取了油相，进行提油，水相对我们没影响，高锰酸钾本身起到一个水质净化的作用，用过的水可以直接外排，废水还可以净化其他污水，并可以除去污水中的悬浮物。另一方面高猛酸钾加的少的话不能辅助破坏藻细胞，对于油酵母或者小球藻发酵液来说，细胞比较多，如果添加的少了效果不明显。如果添加的太多，虽然高锰酸钾起作用的时间短，但会对油脂产生一定的影响。在整个提油脂工艺过程中，其能耗要比现有的工艺普遍低15~30%，藻油得率则普遍高15~35%。
具体实施方式
实施例1：异养小球藻，用50L罐发酵，培养15天，终了干重90g/L；
1）异养小球藻细胞的破碎：取异养小球藻发酵液1L，混合均匀后使用高压均质机进行细胞破碎，破碎压力为1400bar，破碎2次，得到细胞破碎率为85.3%；
2）异养小球藻油脂的萃取：取异养小球藻细胞破碎液100mL，并加入27mL(正已烷添加比例：27:0.1*90=3:1 mL:g)正已烷进行萃取，加入萃取剂后充分振荡40min，萃取温度为45度；
3）获得藻油和回收溶剂：萃取反应结束后，离心分层，取油相，连续萃取3次；然后将油相使用旋转蒸发仪蒸馏，得到藻油3.753g，同时回收正已烷。计算藻油含量为41.7%（3.753/（0.1*90）＝41.7％）。
实施例2
产油酵母，经过50L罐发酵，培养3天，终了干重67g/L；
1）产油酵母细胞的破碎：取产油酵母发酵液1L，混合均匀后使用高压均质机进行细胞破碎，破碎压力为1600bar，破碎3次，得到细胞破碎率为84.6%；
2）产油酵母油脂的萃取：取产油酵母细胞破碎液100mL，并加入54mL正已烷(正已烷添加比例：54:0.1*67=8:1 mL:g)进行萃取，加入萃取剂后充分振荡40min，萃取温度为40度；
3）获得油脂和回收溶剂：萃取反应结束后，离心分层，取油相，连续萃取3次；然后将油相使用旋转蒸发仪蒸馏，得到油脂3.055g，同时回收正已烷。计算油脂含量为45.6%（3.055/（0.1*67）=45.6%）。
实施例3
异养小球藻，经过跑道池培养，终了干重2g/L；
1）异养小球藻细胞的破碎：取异养小球藻培养液1L，混合均匀后使用高压均质机进行细胞破碎，破碎压力为1500bar，破碎4次，得到细胞破碎率为84.8%；
2）异养小球藻油脂的萃取：取异养小球藻培养液100mL，并加入219mL正已烷(正已烷添加比例：219:0.1*73=30:1 mL:g)进行萃取，加入萃取剂后充分振荡40min，萃取温度为50度；
3）获得藻油和回收溶剂：萃取反应结束后，离心分层，取油相，连续萃取3次；然后将油相使用旋转蒸发仪蒸馏，得到藻油3.346g，同时回收正已烷。藻油含量为45.8%（3.346/（0.1*73）=45.8%）。
实施例4：异养小球藻，用50L罐发酵，培养15天，终了干重90g/L；
1）异养小球藻细胞的破碎：：取异养小球藻发酵液1L，混合均匀后使用高压均质机进行细胞破碎，破碎压力为1500bar，破碎5次，得到细胞破碎率为85.2%；
2）异养小球藻油脂的萃取：取异养小球藻细胞破碎液100mL，并加入36mL(正已烷添加比例：36:0.1*90=4:1 mL:g)正已烷进行萃取，加入萃取剂后充分振荡40min，萃取温度为45度；
3）获得藻油和回收溶剂：萃取反应结束后，离心分层，取油相，连续萃取3次；然后将油相使用旋转蒸发仪蒸馏，得到藻油4.752g，同时回收正已烷。计算藻油含量为52.8%（4.752/（0.1*90）＝52.8％）。
实施例5
产油小球藻，经过50L罐发酵，培养3天，终了干重67g/L；
1）产油小球藻细胞的破碎：取混合均匀后的产油小球藻发酵液1L，混合均匀后使用高压均质机进行细胞破碎，破碎压力为1600bar，破碎4次，得到细胞破碎率为84.7%；
2）产油小球藻油脂的萃取：取产油小球藻细胞破碎液100mL，并加入33.5mL正已烷(正已烷添加比例：33.5:0.1*67=5:1 mL:g)进行萃取，加入萃取剂后充分振荡40min，萃取温度为45度；
3）获得油脂和回收溶剂：萃取反应结束后，离心分层，取油相，连续萃取3次；然后将油相使用旋转蒸发仪蒸馏，得到油脂3.465g，同时回收正已烷。计算藻油含量为51.7%（3.465/（0.1*67）=51.7%）。
实施例6
异养小球藻，经过跑道池培养，终了干重2g/L；
1）异养小球藻细胞的破碎：取异养小球藻培养液1L，混合均匀后使用高压均质机进行细胞破碎，破碎压力为1500bar，破碎4次，得到细胞破碎率为86.1%；
2异养小球藻油脂的萃取：取异养小球藻细胞破碎液100mL，并加入43.8mL正已烷(正已烷添加比例：43.8:0.1*73=6:1 mL:g)进行萃取，加入萃取剂后充分振荡40min，萃取温度为45度；
3）获得藻油和回收溶剂：萃取反应结束后，离心分层，取油相，连续萃取3次；然后将油相使用旋转蒸发仪蒸馏，得到藻油3.850g，同时回收正已烷。藻油含量为52.7%（3.850g/（0.1*73）=52.7%）。
实施例7：异养小球藻，用50L罐发酵，培养15天，终了干重90g/L；
1）异养小球藻细胞的破碎：取异养小球藻发酵液1L，加入45g高锰酸钾（添加比例45：90=0.5：1），混合均匀后发酵液pH为6，使用高压均质机进行细胞破碎，破碎压力为1400bar，破碎2次，得到细胞破碎率为93.3%；
2）异养小球藻油脂的萃取：取异养小球藻细胞破碎液100mL，并加入36mL(正已烷添加比例：36:0.1*90=4:1 mL:g)正已烷进行萃取，加入萃取剂后充分振荡40min，萃取温度为45度；
3）获得藻油和回收溶剂：萃取反应结束后，离心分层，取油相，连续萃取3次；然后将油相使用旋转蒸发仪蒸馏，得到藻油5.049g，同时回收正已烷。计算藻油含量为56.1%（5.049/（0.1*90）＝56.1％）。
实施例8：异养小球藻，用50L罐发酵，培养15天，终了干重90g/L；
1）异养小球藻细胞的破碎：：取异养小球藻发酵液1L，加入360g高锰酸钾（添加比例360：90=4：1），混合均匀后发酵液pH为7，使用高压均质机进行细胞破碎，破碎压力为1500bar，破碎4次，得到细胞破碎率为92.2%；
2）异养小球藻油脂的萃取：取异养小球藻细胞破碎液100mL，并加入36mL(正已烷添加比例：36:0.1*90=4:1 mL:g)正已烷进行萃取，加入萃取剂后充分振荡40min，萃取温度为45度；
3）获得藻油和回收溶剂：萃取反应结束后，离心分层，取油相，连续萃取3次；然后将油相使用旋转蒸发仪蒸馏，得到藻油5.112g，同时回收正已烷。计算藻油含量为56.8%（5.112/（0.1*90）＝56.8％）。
实施例9：
产油酵母，经过50L罐发酵，培养3天，终了干重67g/L；
1）产油酵母细胞的破碎：取混合均匀后的产油酵母发酵液1L，加入201g高锰酸钾（添加比例201：67=3：1），混合均匀后发酵液pH为8，使用高压均质机进行细胞破碎，破碎压力为1600bar，破碎5次，得到细胞破碎率为91.1%；
2）产油酵母油脂的萃取：取产油酵母细胞破碎液100mL，并加入33.5mL正已烷(正已烷添加比例：33.5:0.1*67=5:1 mL:g)进行萃取，加入萃取剂后充分振荡40min，萃取温度为45度；
3）获得油脂和回收溶剂：萃取反应结束后，离心分层，取油相，连续萃取3次；然后将油相使用旋转蒸发仪蒸馏，得到油脂3.855g，同时回收正已烷。计算藻油含量为57.6%（3.855*100/（0.1*67）=57.6%）。
实施例10：
异养小球藻，经过跑道池培养，终了干重73g/L；
1）异养小球藻细胞的破碎：取异养小球藻培养液1L，加入365g高锰酸钾（添加比例365：73=5：1），混合均匀后发酵液pH为7，使用高压均质机进行细胞破碎，破碎压力为1700bar，破碎4次，得到细胞破碎率为91.8%；
2异养小球藻油脂的萃取：取异养小球藻细胞破碎液100mL，并加入36.5mL正已烷(正已烷添加比例：36.5:0.1*73=5:1 mL:g)进行萃取，加入萃取剂后充分振荡40min，萃取温度为45度；
3）获得藻油和回收溶剂：萃取反应结束后，离心分层，取油相，连续萃取3次；然后将油相使用旋转蒸发仪蒸馏，得到藻油4.142g，同时回收正已烷。藻油含量为56.7%（4.142*100/（0.1*73）=56.7%）。
实施例11：
产油酵母，经过50L罐发酵，培养3天，终了干重67g/L；
1）产油小球藻细胞的破碎：取产油小球藻发酵液1L，加入67g高锰酸钾（添加比例67：67=1：1），混合均匀后发酵液pH为8，发酵液以流量0.009m3/h通入高压均质机进行细胞破碎，发酵液温度控制在30度，破碎压力为1400bar，破碎4次，得到细胞破碎率为98.2%；
2）产油小球藻油脂的萃取：取产油小球藻细胞破碎液100mL，并加入33.5mL正已烷(正已烷添加比例：33.5:0.1*67=5:1 mL:g)进行萃取，加入萃取剂后充分振荡40min，萃取温度为45度；
3）获得油脂和回收溶剂：萃取反应结束后，离心分层，取油相，连续萃取3次；然后将油相使用旋转蒸发仪蒸馏，得到油脂4.060g，同时回收正已烷。计算油脂含量为60.6%（4.060/（0.1*67）=60.6%）。
实施例12：
异养小球藻，经过跑道池培养，终了干重73g/L；
1）异养小球藻细胞的破碎：取异养小球藻培养液1L，加入146g高锰酸钾（添加比例146：73=2：1），混合均匀后使用高压均质机进行细胞破碎，发酵液温度控制在30度，破碎压力为1600bar，破碎4次，得到细胞破碎率为98.0%；
2）异养小球藻油脂的萃取：取异养小球藻培养液100mL，并加入36.5mL正已烷(正已烷添加比例：36.5:0.1*73=5:1 mL:g)进行萃取，加入萃取剂后充分振荡40min，萃取温度为45度；
3）获得藻油和回收溶剂：萃取反应结束后，离心分层，取油相，连续萃取3次；然后将油相使用旋转蒸发仪蒸馏，得到藻油4.541g，同时回收正已烷。藻油含量为62.2%（4.541/（0.1*73）=62.2%）。
实施例13：
异养小球藻，经过跑道池培养，终了干重73g/L；
1）异养小球藻细胞的破碎：取异养小球藻培养液1L，加入109.5g高锰酸钾（添加比例109.5：73=1.5：1），混合均匀后使用高压均质机进行细胞破碎，发酵液温度控制在35度，破碎压力为1500bar，破碎4次，得到细胞破碎率为99.5%；
2）异养小球藻油脂的萃取：取异养小球藻培养液100mL，并加入36.5mL正已烷(正已烷添加比例：36.5:0.1*73=5:1 mL:g)进行萃取，加入萃取剂后充分振荡40min，萃取温度为45度；
3）获得藻油和回收溶剂：萃取反应结束后，离心分层，取油相，连续萃取3次；然后将油相使用旋转蒸发仪蒸馏，得到藻油5.121g，同时回收正已烷。藻油含量为70.2%（5.121/（0.1*73）=70.2%）。
对比例1：
异养小球藻，经过50L罐发酵，培养10天，终了干重67g/L；
1）异养小球藻细胞的破碎：取混合均匀后的异养小球藻发酵液1L，加入分子筛浓缩发酵液，搅拌状态下去除发酵液中50%的水分，过滤分子筛；
2）使用高压均质机进行细胞破碎，破碎压力为1200bar，破碎2次，得到细胞破碎率为81.2%；
3）异养小球藻油脂的萃取：取异养小球藻细胞破碎液100mL，并加入10.5mL正已烷(正已烷添加比例：10.5:0.1*67=1.57:1 mL:g)进行萃取，加入萃取剂后充分振荡40min；
4）获得藻油和回收溶剂：萃取反应结束后，离心分层，取油相，连续萃取3次；然后将油相使用旋转蒸发仪蒸馏，得到藻油2.231g，同时回收正已烷。计算藻油含量为33.3%（2.231*100/（0.1*67）=33.3%）。
对比例2：
异养小球藻，经过50L罐发酵，培养10天，终了干重67g/L；
1）异养小球藻细胞的破碎：取混合均匀后的异养小球藻发酵液1L，加入分子筛浓缩发酵液，搅拌状态下去除发酵液中50%的水分，过滤分子筛；
2）使用高压均质机进行细胞破碎，破碎压力为700bar，破碎2次，得到细胞破碎率为80.1%；
3）异养小球藻油脂的萃取：取异养小球藻细胞破碎液100mL，并加入33.5mL正已烷(正已烷添加比例：33.5:0.1*67=5:1 mL:g)进行萃取，加入萃取剂后充分振荡40min；
4）获得藻油和回收溶剂：萃取反应结束后，离心分层，取油相，连续萃取3次；然后将油相使用旋转蒸发仪蒸馏，得到藻油1.652g，同时回收正已烷。计算藻油含量为24.6%（1.652*100/（0.1*67）=24.6%）。
对比例3：
异养小球藻，经过50L罐发酵，培养10天，终了干重73g/L；
1）异养小球藻细胞的浓缩：取混合均匀后的异养小球藻发酵液1L，加入分子筛浓缩发酵液，搅拌状态下去除发酵液中50%的水分，过滤分子筛；
2）细胞破碎：加入109.5g高锰酸钾（添加比例109.5：73=1.5：1），混合均匀后使用高压均质机进行细胞破碎，发酵液温度控制在35度，破碎压力为1500bar，破碎2次，得到细胞破碎率为86.0%；
3）异养小球藻油脂的萃取：取异养小球藻细胞破碎液100mL，并加入7.3mL正已烷(正已烷添加比例：7.3:0.1*73=1：1 mL:g)进行萃取，加入萃取剂后充分振荡40min；
4）获得藻油和回收溶剂：萃取反应结束后，离心分层，取油相，连续萃取3次；然后将油相使用旋转蒸发仪蒸馏，得到藻油2.776g，同时回收正已烷。计算藻油含量为38.0%（2.571/（0.1*73）=38.0%）。
对比例4：
异养小球藻，经过跑道池培养，终了干重73g/L；
1）异养小球藻细胞的破碎：取异养小球藻培养液1L，加入438g高锰酸钾（添加比例438：73=6：1），混合均匀后使用高压均质机进行细胞破碎，发酵液温度控制在35度，破碎压力为1500bar，破碎4次，得到细胞破碎率为98.2%；
2）异养小球藻油脂的萃取：取异养小球藻培养液100mL，并加入36.5mL正已烷(正已烷添加比例：36.5:0.1*73=5:1 mL:g)进行萃取，加入萃取剂后充分振荡40min；
3）获得藻油和回收溶剂：萃取反应结束后，离心分层，取油相，连续萃取3次；然后将油相使用旋转蒸发仪蒸馏，得到藻油3.912g，同时回收正已烷。藻油含量为53.6%（3.912/（0.1*73）=53.6%）。
对比例5：
异养小球藻，经过跑道池培养，终了干重73g/L；
1）异养小球藻细胞的破碎：取异养小球藻培养液1L，加入21.9g高锰酸钾（添加比例21.9：73=0.3：1），混合均匀后使用高压均质机进行细胞破碎，发酵液温度控制在35度，破碎压力为1500bar，破碎4次，得到细胞破碎率为91.2%；
2）异养小球藻油脂的萃取：取异养小球藻培养液100mL，并加入36.5mL正已烷(正已烷添加比例：36.5:0.1*73=5:1 mL:g)进行萃取，加入萃取剂后充分振荡40min；
3）获得藻油和回收溶剂：萃取反应结束后，离心分层，取油相，连续萃取3次；然后将油相使用旋转蒸发仪蒸馏，得到藻油3.408g，同时回收正已烷。藻油含量为46.9%（3.408/（0.1*73）=46.9%）。
总结上述实施例和对比例可知，实施例1、2、3油脂提取能源消耗量明显低于对比例1、2，因为对比例在搅拌的状态下使用分子筛对藻液进行浓缩。这个过程需要消耗大量的时间、能量。另外回收分子筛的过程中，分子筛和藻细胞混在一起，会造成藻细胞的损失和分子筛的堵塞。在分子筛再生的过程中，还需要进行加热或减压才能恢复分子筛的脱水性能，这个过程同样需要消耗大量的能源，经计算对比例1或2的能源消耗是实施例1的1.5倍。同时实施例1、2、3油脂提取率明显高于对比例1、2，其一方面在于发酵液浓缩会造成藻细胞的损失，进而影响油脂提取率。另一方面，在化工工艺流程中，每增加一个步骤，那么其总体收率至少要降低6~10%，因为任何一个步骤不可能做到收率达到100%。实施例4~6采用优选的：疏水性有机溶剂为正已烷，疏水性有机溶剂添加量与发酵液干重比优选为：4：1~6：1（v：w,单位为mL:g）；油脂提取率最低达到51.7%，最高达到52.8%。实施例7~10采用优选的：异养小球藻发酵液的破碎是加入高锰酸钾混合均匀后再利用高压均质机进行细胞破碎处理；高锰酸钾添加量：微生物油脂干重比为0.5：1~5：1，细胞破碎率最低91.8%，最高能达到93.3%，油脂提取率最低为56.1%，最高达到57.6%。实施例11~13采用优选的高锰酸钾添加量：微生物油脂干重比为1：1~2：1，优选的发酵液pH为6~8，优选的发酵液温度控制在30~40度，温度在30~40度是有助于高压破碎的反复开展，温度高了会影响高压均质机的运行，温度低了不利于细胞的破碎。pH在6~8一方面是对油品质量的一个保证，pH过了这个范围会影响油脂的质量，也会影响到油品的色泽。发酵液以流量0.009m3/h通入高压均质机进行细胞破碎，破碎压力为1400~1600bar，得到细胞破碎率最低为98.0%，细胞破碎率最高达到了99.5%，同时疏水性有机溶剂添加量与发酵液干重比优选为：4：1~6：1，油脂提取率最低为60.6%，油脂提取率最高达到了70.2%，且提取用时短。对比例3在现有技术浓缩后，再添加高锰酸钾，添加高猛酸钾的量为本申请的添加比例，与实施例7~13相比，油脂提取率明显低于实施例7~13的最低油脂提取率，且能源消耗高于实施例7~13的实施例。对比例5和6，采用实施例13的工艺参数及原料配比，将高锰酸钾的添加量无论大于或小于本申请的配比范围，油脂提取率明显低于实施例7~10，提藻油在进行破碎前先加入高猛酸钾，由于藻类、含油酵母类等产油微生物其细胞壁较难破碎，单独使用高压均质机进行细胞破碎，通常细胞破碎率在83%以下。使用高锰酸钾可以对产油微生物的细胞壁和细胞膜进行氧化、破坏，结合本申请的技术方案高压均质机达到了预想不到的效果。此外高猛酸钾不会影响油脂的质量，Mn离子是存在在水相中的。本申请在高压破碎以后要进行萃取，我们只提取了油相，进行提油，水相对我们没影响，高锰酸钾本身起到一个水质净化的作用，用过的水可以直接外拓外排，废水还可以净化其他污水，并可以除去污水中的悬浮物。另一方面高猛酸钾加的少的话不能辅助破坏藻细胞，对于藻或者小球藻发酵液来说，细胞比较多，如果添加的少了效果不明显。如果添加的太多，虽然高锰酸钾起作用的时间短，但会对油脂产生一定的影响。在整个提油脂工艺过程中，其能耗要比现有的工艺普遍低15~30%，藻油得率则普遍高15~35%。
Claims (7)
1.一种异养小球藻油脂提取方法，其特征在于：采用以下几个步骤：
1）细胞破碎：将异养小球藻发酵液混合均匀后送入压力为1400bar~1600bar的高压均质机中进行细胞破碎；
2）萃取：向上述破碎后的发酵液中加入疏水性有机溶剂对油脂成分进行萃取；
3）制备藻油和回收溶剂：萃取反应结束后，静置10min~30min，或者通过离心分离，提取油相，通过蒸馏将油相中的有机溶剂和油脂分离即可；
所述步骤2）中，所述疏水性有机溶剂采用正已烷，正已烷添加量与发酵液干重比为：3：1~30：1，mL:g；
所述步骤1）中，先在异养小球藻发酵液中加入高锰酸钾混合均匀后再利用高压均质机进行细胞破碎处理；所述高锰酸钾添加量按质量比为高锰酸钾：异养小球藻发酵液干重=0.5：1~5：1。
2.如权利要求1所述的异养小球藻油脂提取方法，其特征在于：所述高锰酸钾添加量按质量比为高锰酸钾：异养小球藻发酵液干重=1：1~2：1。
3.如权利要求2所述的异养小球藻油脂提取方法，其特征在于：正已烷添加量与发酵液干重比优选为：4：1~6：1，mL:g。
4.如权利要求1~3任一项所述的异养小球藻油脂提取方法，其特征在于：所述发酵液以流量0.025m3/h送入高压均质机处理次数为2~5次。
5.如权利要求1所述的异养小球藻油脂提取方法，其特征在于：所述步骤1）中，进行细胞破碎过程发酵液温度控制在30~40°C。
6.如权利要求5所述的异养小球藻油脂提取方法，其特征在于：优选的，细胞破碎过程发酵液pH范围为6~8。
7.如权利要求1所述的异养小球藻油脂提取方法，其特征在于：所述步骤2）中，萃取时间为30~60min，萃取温度为40~50°C，萃取过程中需要进行振荡或间隙性振摇。
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