CN103922921A - 从发酵液中提取ara的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从发酵液中提取二十碳四烯酸的方法，属于二十碳四烯酸的提取技术领域。本发明首先将发酵液通过一级脱水、二级脱水和三级脱水，得到含水量在5%以下的菌粉；然后对所得菌粉进行萃取，浸提萃取菌粉中含有的油脂；对油脂进行真空除溶剂、水洗、碱洗等步骤，最后加入活性白土进行脱色，进行水蒸气气提除臭，冷却得成品二十碳四烯酸。本发明通过采用干燥、萃取、蒸馏、脱色、除臭、浓缩工艺等步骤提取ARA，其中萃取步骤可降低母液的产生量，减少ARA在母液中的含量，使ARA提取率大大提高，降低生产成本，减少三废量。本发明可提高微菌发酵生产ARA的提取总收率，降低生产成本，减少三废量，同时萃取剂可回收再利用，减少环境污染。
Description
技术领域
本发明属于二十碳四烯酸的提取技术领域，具体涉及一种从发酵液中提取二十碳四烯酸的方法。
背景技术
ARA(AA)学名二十碳四烯酸，又名花生四烯酸，属Omega6族长链多元不饱和脂肪酸。在幼儿时期ARA属于必需脂肪酸，但是在婴幼儿期，宝贝体内合成ARA的能力较低，因此对于正处于体格发育黄金期的宝贝来说，在食物中提供一定的ARA，会更有利于其体格的发育。ARA还具有重要的营养价值，作为人母乳的天然成分，ARA对于婴儿的神经及生理的发育必不可少，已被多个专业组织包括世界卫生组织推荐作为营养补充剂添加到婴儿配方奶粉中。ARA的缺乏对于人体组织器官的发育,尤其是大脑和神经系统发育可能产生严重不良影响。
ARA具有一系列生理活性，已被广泛应用于医药、食品、化妆品、饲料行业。ARA作为合成人体前列腺素、凝血噁烷以及白三烯的前体物质，具有广泛的生物活性，对高血压、高血脂、糖尿病、病毒感染等疾病的预防和治疗均有显著效果；ARA具有保护皮肤的功能，在功能上与γ－亚麻酸（GLA）相似（GLA是ARA的前体物），但ARA的护肤效果比GLA更好，ARA可以取代或部分取代GLA生产高档护肤化妆品。ARA还具有营养毛囊、促进毛发再生的功能，可用于开发护发产品，预防和治疗脱发。近年来，添加油脂作为能量饲料受到动物营养学家的推崇。ARA可提供动物体内所必需的PUFAs和高浓度、易利用的代谢能，其代谢能价值是碳水化合物和蛋白质的2.25倍。因此，对ARA的研究和开发将创造极高的经济价值，有非常重要的意义。
发明内容
本发明提出了一种从发酵液中提取RAR的方法，该方法可提高微菌发酵生产中ARA的总提取率，降低生产成本，减少三废量。
本发明技术方案包括：
一种从发酵液中提取二十碳四烯酸的方法，包括以下步骤：
a对发酵液依次进行一级脱水、二级脱水和三级脱水，得含水量在5%以下的菌粉；
b向上述菌粉中加入溶剂进行萃取，萃取温度为45～60℃，连续萃取2～4次，浸提萃取菌粉中含有的油脂；
c将步骤b所得油脂通过真空浓缩脱除溶剂，真空度为0.4Kpa以下，脱除时间为1～5小时，得毛油；
d对上述毛油进行水洗、碱洗，得纯化后的毛油；
e向上述纯化后的毛油中加入活性白土进行脱色，所述活性白土的加入量为纯化后毛油质量的1～5%，脱色的同时抽真空进行搅拌，脱色温度75～85℃，脱色时间为20～40分钟；
f接步骤e，过滤除去活性白土，对脱色后的毛油进行水蒸气气提除臭，温度75～85℃，真空度小于0.4Kpa，脱臭0.5～1小时，然后维持真空状态下缓慢冷却，离心得成品二十碳四烯酸。
作为本发明的一个优选方案，上述步骤a中，一级脱水为絮凝沉淀法脱水，二级脱水为碟片式离心机离心脱水；三级脱水为冷冻干燥法脱水。
作为本发明的另一个优选方案，上述步骤b中，溶剂选用石油醚、乙醚、丁烷、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几种的混合物；所述溶剂的加入量为所述发酵液质量的40%～60%。
上述步骤d中，水洗、碱洗具体步骤为：在毛油中加入磷酸和NaCl溶液，温度控制在55～65℃，缓慢搅拌、静置0.5～1小时，取上层油液，水洗至中性；然后加入8%的NaOH溶液进行中和，搅拌40～50分钟，完成中和反应后，继续搅拌10～15分钟，使皂粒絮凝；升温到80～95℃，当皂粒明显沉降时，停止搅拌，静置沉降，分离皂脚，80～95℃水洗三次，真空干燥，得纯化后的毛油。
上述中和反应中搅拌转速为60～70r／min，完成中和反应后搅拌转速为30～40r／min。
本发明所带来的有益技术效果：
本发明提出了一种从发酵液中提取二十碳四烯酸的方法，首先将发酵液通过一级脱水、二级脱水和三级脱水，得到含水量在5%以下的菌粉；然后对所得菌粉进行萃取，浸提萃取菌粉中含有的油脂；对油脂进行真空除溶剂、水洗、碱洗等步骤，最后加入活性白土进行脱色，进行水蒸气气提除臭，冷却得成品二十碳四烯酸。
本发明通过采用干燥、萃取、蒸馏、脱色、除臭、浓缩工艺等步骤提取ARA，其中萃取步骤可降低母液的产生量，减少ARA在母液中的含量，使ARA提取率大大提高，降低生产成本，减少三废量；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ARA成品的纯度和品质。
本发明可提高微菌发酵生产ARA的提取总收率，提取率均在85%以上，降低了生产成本，减少三废量，同时萃取剂可回收再利用，减少环境污染。
具体实施方式
本发明提出了一种从发酵液中提取二十碳四烯酸的方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做进一步清楚、完整的说明。
本发明下述实施例中，所选用的发酵液均为含有ARA的发酵液，其可购买得到，本发明所选用的发酵液中，初始总酯含量均大于10%。
本发明在下述一级脱水中，所选用的絮凝沉淀法，其絮凝原理为：向ARA发酵液中投加絮凝剂后，发酵液中悬浮物的胶体及分散颗粒在分子力的相互作用下生成絮状体且在沉降过程中它们互相碰撞凝聚，其尺寸和质量不断变大，沉速不断增加。
本发明，一种从发酵液中提取二十碳四烯酸的方法，包括以下步骤：
a对发酵液脱水步骤，对发酵液依次进行一级脱水、二级脱水和三级脱水，得含水量在5%以下的菌粉；
b萃取步骤，向上述菌粉中加入溶剂进行萃取，萃取温度为45～60℃，连续萃取2～4次，浸提萃取菌粉中含有的油脂；
c真空浓缩步骤，将步骤b所得油脂通过真空浓缩脱除溶剂，真空度为0.4Kpa以下，脱除时间为1～5小时，得毛油；
d对上述毛油进行水洗、碱洗，得纯化后的毛油；
e脱色步骤，向上述纯化后的毛油中加入活性白土进行脱色，所述活性白土的加入量为纯化后毛油质量的1～5%，脱色的同时抽真空进行搅拌，脱色温度75～85℃，脱色时间为20～40分钟；
f除臭步骤，接步骤e，过滤除去活性白土，对脱色后的毛油进行水蒸气气提除臭，温度75～85℃，真空度小于0.4Kpa，脱臭0.5～1小时，然后维持真空状态下缓慢冷却，离心得成品二十碳四烯酸。
实施例1：
步骤1、称取发酵结束的ARA发酵液1L（初始总脂含量为10.3%）引入絮凝沉淀罐后，加入2%絮凝剂，絮凝45分钟后收集沉淀菌体，此为一级脱水；一级脱水完成后，发酵液经碟片式离心机离心，去除絮凝剂和水分，得到泥状菌体，此为二级脱水；最后将其进行冷冻干燥，制成菌粉，菌粉的含水量为4%；
步骤2、向上述菌粉中加入有机溶剂进行萃取，本实施例优选有机溶剂为丙酮，丙酮的加入量为ARA发酵液质量的50%，萃取温度50℃，萃取四次，浸提物为油脂，浸提物通过真空浓缩脱除溶剂，真空度为0.4Kpa，脱除时间为2小时，得毛油；
步骤3、在上述步骤2所得的毛油中加入占毛油体积15%的85％磷酸及NaCl溶液，在温度为55℃时慢速搅拌，静置1小时，取上层油液，水洗至中性；然后加入适量的质量分数为8%的NaOH溶液，搅拌速度为60r／min，全部液加完后搅拌50min，完成中和反应后，速度降到40r／min；继续搅拌15分钟，使皂粒絮凝，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，得纯化后的毛油；
步骤4、向上述纯化后的毛油中加入活性白土进行脱色，活性白土的加入量为毛油质量的2%，脱色温度75℃，同时抽真空并适度搅拌，脱色时间为30分钟，过滤除去白土，对油脂进行水蒸气气提除臭，温度75℃，真空度0.4Kpa，脱臭0.5小时，然后维持真空状态下缓慢冷却，离心得成品ARA92g，总脂提取率为89.3%。
实施例2：
步骤1、称取发酵结束的ARA发酵液1L（初始总脂含量为10.2%）引入絮凝沉淀罐后，加入3%絮凝剂，絮凝30分钟后收集沉淀菌体，此为一级脱水；一级脱水完成后，发酵液经碟片式离心机离心，去除絮凝剂和水分，得到泥状菌体，此为二级脱水；最后将其进行冷冻干燥，制成菌粉，菌粉的含水量为2%；
步骤2、向上述菌粉中加入有机溶剂进行萃取，本实施例优选有机溶剂为正己烷和无水乙醇混合液体，其中，正己烷和无水乙醇的的体积比为7:1，丙酮的加入量为ARA发酵液质量的60%，萃取温度60℃，萃取三次，浸提物为油脂，浸提物通过真空浓缩脱除溶剂，真空度为0.4Kpa，脱除时间为2小时，得毛油；
步骤3、在上述步骤2所得的毛油中加入占毛油体积10%的85％磷酸及NaCl溶液，在55℃温度下慢速搅拌，静置1小时，取上层油液，水洗至中性；然后加入适量质量分数为8%的NaOH溶液，搅拌速度为60r／min，全部液加完后搅拌50min，完成中和反应后，速度降到30r／min；继续搅拌15分钟，使皂粒絮凝，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85℃热水洗三遍，然后真空干燥，得纯化后的毛油；
步骤4、向上述纯化后的毛油中加入活性白土进行脱色，活性白土的加入量为毛油质量的3%，脱色温度80℃，同时抽真空并适度搅拌，脱色时间为30分钟，过滤除去白土，对油脂进行水蒸气气提除臭，温度80℃，真空度0.4Kpa，脱臭1小时，然后维持真空状态下缓慢冷却，离心得成品ARA87g，总脂提取率为85.3%。
实施例3：
与实施例1不同之处在于：步骤2中，选用乙酸乙酯作为溶剂进行萃取，乙酸乙酯的加入量为发酵液质量的50%，离心得成品ARA89g，总脂提取率为86.4%。
Claims (5)
1.一种从发酵液中提取二十碳四烯酸的方法，其特征在于包括以下步骤：
a对发酵液依次进行一级脱水、二级脱水和三级脱水，得含水量在5%以下的菌粉；
b向上述菌粉中加入溶剂进行萃取，萃取温度为45～60℃，连续萃取2～4次，浸提萃取菌粉中含有的油脂；
c将步骤b所得油脂通过真空浓缩脱除溶剂，真空度为0.4Kpa以下，脱除时间为1～5小时，得毛油；
d对上述毛油进行水洗、碱洗，得纯化后的毛油；
e向上述纯化后的毛油中加入活性白土进行脱色，所述活性白土的加入量为纯化后毛油质量的1～5%，脱色的同时抽真空进行搅拌，脱色温度75～85℃，脱色时间为20～40分钟；
f接步骤e，过滤除去活性白土，对脱色后的毛油进行水蒸气气提除臭，温度75～85℃，真空度小于0.4Kpa，脱臭0.5～1小时，然后维持真空状态下缓慢冷却，离心得成品二十碳四烯酸。
2.根据权利要求1所述的从发酵液中提取二十碳四烯酸的方法，其特征在于：所述步骤a中，一级脱水为絮凝沉淀法脱水，二级脱水为碟片式离心机离心脱水；三级脱水为冷冻干燥法脱水。
3.根据权利要求1所述的从发酵液中提取二十碳四烯酸的方法，其特征在于：所述步骤b中，溶剂选用石油醚、乙醚、丁烷、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几种的混合物；所述溶剂的加入量为所述发酵液质量的40%～60%。
4.根据权利要求1所述的从发酵液中提取二十碳四烯酸的方法，其特征在于：所述步骤d中，水洗、碱洗具体步骤为：在毛油中加入磷酸和氯化钠溶液，温度控制在55～65℃，缓慢搅拌、静置0.5～1小时，取上层油液，水洗至中性；然后加入8%的氢氧化钠溶液进行中和，搅拌40～50分钟，完成中和反应后，继续搅拌10～15分钟，使皂粒絮凝；升温到80～95℃，当皂粒明显沉降时，停止搅拌，静置沉降，分离皂脚，80～95℃水洗三次，真空干燥，得纯化后的毛油。
5.根据权利要求4所述的从发酵液中提取二十碳四烯酸的方法，其特征在于：所述中和反应中搅拌转速为60～70r／min，完成中和反应后搅拌转速为30～40r／min。
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