CN104479862A - 一种提取微生物油脂的方法 - Google Patents
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- C11B1/00—Production of fats or fatty oils from raw materials
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Abstract
本发明提供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，进一步粉碎干燥后，得到含水量不高于20%的干菌体；将干菌体和萃取用有机溶剂混合均匀后进行物理破壁，至菌体颗粒的体积平均粒径小于600μm；将物理破壁后的混合液经过固液分离得到混合油；将混合油脱溶得到微生物油脂。本发明的提取微生物油脂的方法无需加酶破壁，避免了酶残留带来的法规及食品安全风险，能极大地降低油脂在高温下的诸多劣变反应，且节约能耗。
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（polyunsaturated fatty acid，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。如何能高效的提取微生物油脂是当前研究的重点。中国发明专利公开号为102925280A的专利公布了一种微生物油脂提取方法，将发酵菌体通过板框过滤后得到湿菌体，粉碎后通过沸腾干燥塔得到干菌体，再用有机溶剂多次萃取，获得微生物油脂。该方法的缺点在于：干菌体通过普通粉碎机进行破碎，其目的主要是将大块的菌体粉碎为粒径较小菌体(体积平均粒径为2-3mm)，从而增加与溶剂的接触面积，提高得率。但是，粉碎后的菌体中，细胞并不会破碎，油脂还包裹在细胞壁内，溶剂需要穿透细胞壁溶解油脂，因此，提取的速度很慢，效率也很低。。另一方面，由于溶剂的利用率不高，回收溶剂的能耗会增加。
公开号为103525537A的专利公布了一种提油技术，将湿菌体同有机溶剂利用破碎设备进行循环萃取，固液分离后再脱溶得到微生物油。该方法的缺点在于湿菌体含有大量的水，从而在破碎萃取时容易激活酶系，使部分甘油三酯在处理过程中水解，产生的单、双甘酯既容易在后续精制过程中产生氯丙醇酯等有害物，且在工艺过程中易发生乳化，大大增加分离难度；同时大量的废水与溶剂混合后，也极大的增加了废水处理及溶剂回收的成本，且不利于环保。
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
本发明的目的是提供一种提取效率高且节能环保的提取微生物油脂的方法。
为实现上述目的，本发明提供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，进一步粉碎干燥后，得到含水量不高于20%的干菌体；将干菌体和萃取用有机溶剂混合均匀后进行物理破壁，至菌体颗粒的体积平均粒径小于600μm；将物理破壁后的混合液经过固液分离得到混合油；将混合油脱溶得到微生物油脂。
进一步的，步骤（1）中，产油微生物为真菌，所述真菌主要是指高山被孢霉、三孢布拉霉、深黄被孢霉、裂殖壶菌、隐甲藻或双鞭甲藻。
进一步的，步骤（2）中，粉碎干燥后，干菌体优选的含水量不高于10wt%。
进一步的，步骤（3）中，步骤（3）中，干菌体的重量和萃取用有机溶剂的体积比为1:2 g/ml ~1:8g/ml，优选为1:3 g/ml ~1:6g/ml。
进一步的，步骤（3）中，萃取用有机溶剂为己烷、丁烷、石油醚、丙酮或异丙醇。
进一步的，步骤（3）中，物理破壁的设备为胶体磨、剪切机、球磨机中的一种或多种组合。
本发明的提取微生物油脂的方法具有以下有益效果：
1. 无需加酶破壁，避免了酶残留带来的法规及食品安全风险，能极大地降低油脂在高温下的诸多劣变反应，且节约能耗；
2. 通过机械设备如胶体磨、剪切机、球磨机等破坏细胞壁结构，使溶剂更容易进入细胞内溶解油脂，从而能提高油脂提取的效率和得率。而且物理破壁及溶剂萃取是同步进行的，由此可最大程度避免了破壁过程中与空气接触，从而避免了油脂在小粒径状态下被氧化的风险。因此，通过本方法提取的微生物油脂，其酸价低、色泽浅、过氧化值低。
3. 本方法使用含水量很低的干菌体破碎萃取，几乎无废水，极大的降低了废水的处理量及溶剂的回收难度，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；
2) 将发酵结束后得到的发酵液经板框压滤机压滤后，进一步粉碎及干燥，得到含水量为20%的干菌体，其中，干燥时最高温度控制在45℃；
3) 将200g干菌体与400ml己烷混合均匀后置于胶体磨中进行物理破壁，至菌体颗粒的体积平均粒径为559μm；
4) 将前述菌体混合液通过离心机分离后，得到混合油；
5) 将混合油脱溶，得到富含花生四烯酸的微生物油脂。经测定，本提油方法的油脂得率为84.2wt%。进一步的，油脂的酸价为1.32 mgKOH/g，过氧化值为4.3 meq/kg，颜色的黄色值为11.1，红色值为0.9。
实施例2
以三孢布拉霉菌种作为发酵菌种，依次按下列步骤操作：
1) 将三孢布拉霉接种发酵；
2) 将发酵结束后得到的发酵液经板框压滤机压滤后，进一步粉碎及干燥，得到含水量为18%的干菌体，其中，干燥时最高温度控制在48℃；
3) 将2kg干菌体与6L丁烷混合均匀后置于剪切机中进行物理破壁，至菌体颗粒的体积平均粒径为477μm；
4) 将前述菌体混合液通过离心机分离后，得到混合油；
5) 将混合油脱溶，得到含β胡萝卜素的微生物油脂。经测定，本提油方法的油脂得率为86.3wt%。进一步的，油脂的酸价为1.28 mgKOH/g，过氧化值为4.0meq/kg，颜色的黄色值为12.6，红色值为1.2。
实施例3
以深黄被孢霉菌种作为发酵菌种，依次按下列步骤操作：
1) 将深黄被孢霉接种发酵；
2) 将发酵结束后得到的发酵液经板框压滤机压滤后，进一步粉碎及干燥，得到含水量为15%的干菌体，其中，干燥时最高温度控制在50℃；
3) 将5kg干菌体与20L石油醚混合均匀后置于球磨机中进行物理破壁，至菌体颗粒的体积平均粒径为505μm；
4) 将前述菌体混合液通过离心机分离后，得到混合油；
5) 将混合油脱溶，得到含有γ-亚麻酸的微生物油脂。经测定，本提油方法的油脂得率为87.4wt%。进一步的，油脂的酸价为1.20mgKOH/g，过氧化值为3.7meq/kg，颜色的黄色值为14.9，红色值为1.4。
实施例4
以裂殖壶菌菌种作为发酵菌种，依次按下列步骤操作：
1) 将裂殖壶菌接种发酵；
2) 将发酵结束后得到的发酵液经板框压滤机压滤后，进一步粉碎及干燥，得到含水量为10%的干菌体，其中，干燥时最高温度控制在52℃；
3) 将15kg干菌体与75L丙酮混合均匀后，置于胶体磨中进行物理破壁，至菌体颗粒的体积平均粒径为580μm；
4) 将前述菌体混合液通过离心机分离后，得到混合油；
5) 将混合油脱溶，得到含有二十二碳六烯酸的微生物油脂。经测定，本提油方法的油脂得率为91.0wt%。进一步的，油脂的酸价为1.21mgKOH/g，过氧化值为3.8meq/kg，颜色的黄色值为15.3，红色值为1.5。
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；
2) 将发酵结束后得到的发酵液经板框压滤机压滤后，进一步粉碎及干燥，得到含水量为8%的干菌体，其中，干燥时最高温度控制在55摄氏度；
3) 将60kg干菌体与360L己烷混合均匀后，先后置于胶体磨与剪切机中进行物理破壁，至菌体颗粒的体积平均粒径为195μm；
4) 将前述菌体混合液通过离心机分离后，得到混合油；
5) 将混合油脱溶，得到含有花生四烯酸的微生物油脂。经测定，本提油方法的油脂得率为95.5wt%。进一步的，油脂的酸价为1.8mgKOH/g，过氧化值为4.5meq/kg，颜色的黄色值为16.7，红色值为1.9。
实施例6
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；
2) 将发酵结束后得到的发酵液经板框压滤机压滤后，进一步粉碎及干燥，得到含水量为5%的干菌体，其中，干燥时最高温度控制在58℃；
3) 将200kg干菌体与1400L己烷混合均匀后，先后置于球磨机与剪切机中进行物理破壁，至菌体颗粒的体积平均粒径为237μm；
4) 将前述菌体混合液通过离心机分离后，得到混合油；
5) 将混合油脱溶，得到含有二十二碳六烯酸的微生物油脂。经测定，本提油方法的油脂得率为92.1wt%。进一步的，油脂的酸价为2.5mgKOH/g，过氧化值为6.0meq/kg，颜色的黄色值为19.1，红色值为2.8。
实施例7
以双边甲藻作为发酵菌种，依次按下列步骤操作：
1) 将双边甲藻接种发酵；
2) 将发酵结束后得到的发酵液经板框压滤机压滤后，进一步粉碎及干燥，得到含水量为2%的干菌体，其中，干燥时最高温度控制在62℃；
3) 将1000kg干菌体与8000L异丙酮混合均匀后，置于球磨机中进行物理破壁，至菌体颗粒的体积平均粒径为304μm；
4) 将前述菌体混合液通过离心机分离后，得到混合油；
5) 将混合油脱溶，得到含有二十二碳六烯酸的微生物油脂。经测定，本提油方法的油脂得率为91.7wt%。进一步的，油脂的酸价为3.7mgKOH/g，过氧化值为8.8meq/kg，颜色的黄色值为24.4，红色值为3.5。
通过上述实施例可以看出，本发明提取微生物油脂的方法具有如下有益效果：
1. 无需加酶破壁，避免了酶残留带来的法规及食品安全风险，能极大地降低油脂在高温下的诸多劣变反应，且节约能耗；
2. 通过机械设备如胶体磨、剪切机、球磨机等破坏细胞壁结构，使溶剂更容易进入细胞内溶解油脂，从而能提高油脂提取的效率和得率。而且物理破壁及溶剂萃取是同步进行的，由此可最大程度避免了破壁过程中与空气接触，从而避免了油脂在小粒径状态下被氧化的风险。因此，通过本方法提取的微生物油脂，其酸价低、色泽浅、过氧化值低。
3. 本方法使用含水量很低的干菌体破碎萃取，几乎无废水，极大的降低了废水的处理量及溶剂的回收难度，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：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，进一步粉碎干燥后，得到含水量不高于20%的干菌体；
将干菌体和萃取用有机溶剂混合均匀后进行物理破壁，至菌体颗粒的体积平均粒径小于600μm；
将物理破壁后的混合液经过固液分离得到混合油；
将混合油脱溶得到微生物油脂。
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：步骤（1）中，产油微生物为真菌。
3.根据权利要求2所述的提取微生物油脂的方法，其特征在于：所述真菌为高山被孢霉、三孢布拉霉、深黄被孢霉、裂殖壶菌、隐甲藻或双鞭甲藻。
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：步骤（2）中，粉碎干燥后，干菌体优选的含水量不高于10wt%。
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：步骤（3）中，干菌体的重量和萃取用有机溶剂的体积比为1:2 g/ml ~1:8g/ml，优选为1:3 g/ml ~1:6g/ml。
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：步骤（3）中，萃取用有机溶剂为己烷、丁烷、石油醚、丙酮或异丙醇。
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：步骤（3）中，物理破壁的设备为胶体磨、剪切机、球磨机中的一种或多种组合。
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