CN105505553A

CN105505553A - 一种微藻干藻粉直接皂化高效提取脂肪酸的方法

Info

Publication number: CN105505553A
Application number: CN201510833765.8A
Authority: CN
Inventors: 杨海麟; 王玉仙; 张玲; 夏小乐; 辛瑜; 王武
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2016-04-20

Abstract

本发明公开了一种微藻干藻粉直接皂化提取脂肪酸的方法，包括直接皂化法提取微藻脂肪酸的步骤。采用直接皂化获得的脂肪酸可占微藻油脂含量15％以上，与两步提取脂肪酸中脂肪酸占微藻油脂含量的12％相比，脂肪酸提取率有所提高，且直接皂化法操作工艺简单，容易控制，溶剂回收率高，环境污染小，成本低，可促进微藻PUFAs的综合利用，促进微藻产业发展。

Description

一种微藻干藻粉直接皂化高效提取脂肪酸的方法

技术领域

本发明涉及一种微藻干藻粉中脂肪酸提取方法，尤其涉及一种从微藻干藻粉中高效获得多不饱和脂肪酸的直接皂化提取的方法。

背景技术

长链多不饱和脂肪酸(PUFAs)对人体生长和健康具有重要作用，尤其是EPA(eicosapentaenoicacid)和DHA(docosahexaenoicacid)在胎儿发育、心脑血管疾病、老年痴呆症预防、难语症、自体免疫疾病等方面发挥重要作用。由于这些疾病的发病率越来越高，世界卫生组织建议每天从食物中获取一定量的EPA和DHA。由于在全球范围内鱼类资源迅速下降，世界人口不断增长，鱼油将无法满足市场对PUFAs的需求。并且，鱼类养殖也无法弥补这种增长的短缺。此外，鱼油中获得的PUFAs还有很多缺陷，比如口感差、不稳定、纯化成本高等。鱼油的质量和可获得性问题使得生产商不断寻找鱼油的替代品。微生物包括微藻、海洋细菌和真菌中广泛存在PUFAs。这些微生物是目前商业上通过生物发酵生产PUFAs的主要研究对象，微藻油脂提取也成为研究热点。

现有的微藻油脂提取方法主要包括溶剂萃取法、超临界CO₂萃取等，但是溶剂萃取不仅消耗大量的有机溶剂，还会有大量的不可皂化的油脂和色素等物质一起提取出来，为后续的脂肪酸纯化过程增加了难度；超临界萃取设备成本较高，大规模应用相对较少，而且溶剂萃取和超临界萃取之前都需要进行细胞破碎步骤。国内外有大量的研究致力于将细胞壁破碎与油脂提取结合为一个步骤，如超声辅助萃取、酶法提取、一步酸解法提取等，都提高了提取的效率。但是这些方法在进行脂肪酸纯化之前，还需要将提取出的油脂制备成脂肪酸或者脂肪酸酯，又增加了一步工艺流程。

因此，采用一种直接、快速、成本低、易分离的脂肪酸提取方法，将细胞破碎、油脂提取、油脂皂化等工艺结合在一起，对获取高附加值的多不饱和脂肪酸产品尤为重要。

发明内容

本发明的主要目的是针对微藻脂肪酸提取方面所存在的问题与不足，提供一种直接、快速、成本低的提取方法及其该方法在微藻干藻粉脂肪酸提取中的应用。

本发明的目的可以通过以下方法来实现：

一种微藻干藻粉直接皂化高效提取脂肪酸的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：皂化：将强碱醇溶液与微藻冻干藻粉进行皂化反应形成皂化液浊液；

步骤二：除杂：将皂化液浊液冷却至室温后去除其中的藻体，得到皂化液溶液，将皂化液溶液经弱极性有机溶剂萃取，去除溶液中的不皂化物；

步骤三：提取：将步骤二中所得皂化液溶液用无机酸液调pH至2-3，再用弱极性有机溶剂分3次充分萃取脂肪酸，合并有机溶剂相，得到含有脂肪酸产物的溶剂相，除去溶剂后获得脂肪酸产品。

所述步骤一中的强碱醇溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇、甲醇等。

所述步骤一中的强碱醇溶液的溶度为0.5～1mol/L。

所述步骤一中的强碱醇溶液在温度为50～80℃下与微藻冻干藻粉进行皂化反应3小时，并且脂肪酸不易发生氧化。

所述步骤一中的强碱醇溶液与微藻冻干藻粉按照体积/质量比例10:1～20:1进行皂化。

所述步骤一中的皂化液浊液中同时存在藻体、脂肪酸盐、不皂化物、甘油等物质。

所述步骤一中的强碱醇溶液能够破坏微藻冻干藻粉细胞壁，并能够与脂质发生皂化反应。

所述步骤一中的微藻包括微拟球藻、小球藻、裂殖壶菌、三角褐指藻、盐生杜氏藻、新月菱形藻、隐甲藻、等鞭金藻、富油新绿藻、斜生栅藻等海洋微藻。

所述步骤二中的室温为20～40℃。

所述步骤二中的弱极性有机溶剂极性范围为约0～1，且不溶于皂化液溶液，不皂化物在这种有机溶剂中的分配系数大于在皂化液溶液中的分配系数，且脂肪酸盐微溶或不溶于该有机溶剂，同时这种溶剂可以回收利用。

所述弱极性有机溶液为石油醚、正己烷、环己烷、异戊烷、正戊烷等。

所述步骤三中的无机酸调pH为2～3时，无机酸能够中和溶液中多余的碱，同时脂肪酸盐形成脂肪酸，极性降低，能够用弱极性有机溶剂萃取提取。

所述步骤三中的弱极性有机溶剂极性范围为约0～1，且不溶于步骤三所述的调酸后的溶液，脂肪酸在这种有机溶剂中的分配系数大于在皂化液溶液中的分配系数，且沸点低于脂肪酸的沸点，同时这种溶剂可以回收利用。

所述步骤三中的脂肪酸产品，利用GC法结合脂肪酸混合标样的GC图谱进行脂肪酸组成分析，证明所得脂肪酸产品即为微藻油脂肪酸产品。

通过上述工艺步骤，能够直接将藻粉当中的油脂转变为脂肪酸并提取出来，提高了生产效率，降低了提取过程中的损失。

本发明具有以下优点：

(1)操作工艺简单，容易控制，溶剂回收率高，环境污染小；

(2)直接利用干藻粉进行皂化提脂肪酸作为脂肪酸纯化的原料，省去油脂提取过程，节约成本，促进微藻PUFAs产业发展，提高微藻的附加值；

(3)产品得率高，稳定性好，脂肪酸提取率可达61.2％以上，与两步法提取脂肪酸中的48.4％相比，脂肪酸得率可提高25％以上。

附图说明

图1为微藻干藻粉脂肪酸不同提取方法的提取率。

图2为不同微藻干藻粉利用直接皂化法提取脂肪酸所得的脂肪酸得率。

图3为微藻干藻粉直接皂化提取脂肪酸所得脂肪酸组成成分的GC分析图。

图4为微藻干藻粉采用氯仿/甲醇法提油再皂化获取脂肪酸所得脂肪酸组成成分的GC分析图。

具体实施方式

现以实验室实施为例，对本发明提供的一种微藻干藻粉直接皂化高效提取脂肪酸的方法进行详细说明。

实施例1

本实施例以微拟球藻冻干粉为实验材料，用皂化法直接提取脂肪酸的方法包括以下步骤：

步骤(1)：配制一定范围浓度的强碱醇溶液在一定范围温度下直接与小球藻冻干藻粉按照一定比例进行皂化反应形成皂化液浊液。

步骤(2)：将步骤(1)所得皂化液浊液冷却后去除其中的藻体，得到的皂化液溶液，经弱极性有机溶剂萃取，去除溶液中的不皂化物。

步骤(3)：将步骤(2)所得皂化液溶液用无机酸液调pH至2-3，再用弱极性有机溶剂多次萃取，合并有机溶剂相，得到含有脂肪酸产物的溶剂相，除去溶剂后获得脂肪酸产品。

实施例2

实施例1中微拟球藻冻干粉可以是小球藻、裂殖壶菌、三角褐指藻、盐生杜氏藻、新月菱形藻、隐甲藻、等鞭金藻、富油新绿藻、斜生栅藻等海洋微藻冻干藻粉。

实施例3

实施例1所述的方法，其中

一定范围浓度的强碱醇溶液可以是氢氧化钠/氢氧化钾、乙醇/甲醇等，其浓度范围为约0.5～1mol/L。

一定范围温度为约50～80℃。

一定比例为溶液与藻粉的体积/质量的比例，为约10:1～20:1。

弱极性有机溶剂极性范围为约0～1，可以为石油醚、正己烷、环己烷、异戊烷、正戊烷等有机溶剂。

实施例4

实施例3所述的方法，其中

一定范围浓度的强碱醇溶液可以是氢氧化钠、乙醇溶液，其浓度为0.5mol/L。

一定温度为50℃。

一定比例为溶液与藻粉的体积/质量的比例，为10:1。

弱极性有机溶剂极性为石油醚。

实施例4得到约14.2g脂肪酸样品。且分析结果脂肪酸组成与微拟球藻脂肪酸组成一致，各脂肪酸组分含量差异较小。

实施例5

一定范围浓度的强碱醇溶液可以是氢氧化钠、甲醇溶液，其浓度为0.5mol/L。

一定温度为60℃。

一定比例为溶液与藻粉的体积/质量的比例，为10:1。

弱极性有机溶剂极性为正己烷。

实施例5得到约15.3g脂肪酸样品。且分析结果脂肪酸组成与微拟球藻脂肪酸组成一致，各脂肪酸组分含量差异较小。

实施例6

一定范围浓度的强碱醇溶液可以是氢氧化钾、乙醇溶液，其浓度为0.7mol/L。

一定温度为70℃。

一定比例为溶液与藻粉的体积/质量的比例，为13:1。

弱极性有机溶剂极性为环己烷。

实施例6得到约15.1g脂肪酸样品。且分析结果脂肪酸组成与微拟球藻脂肪酸组成一致，各脂肪酸组分含量差异较小。

实施例7

一定范围浓度的强碱醇溶液可以是氢氧化钾、甲醇溶液，其浓度为0.8mol/L。

一定温度为80℃。

一定比例为溶液与藻粉的体积/质量的比例，为15:1。

弱极性有机溶剂极性为异戊烷。

实施例7得到约15.7g脂肪酸样品。且分析结果脂肪酸组成与微拟球藻脂肪酸组成一致，各脂肪酸组分含量差异较小。

实施例8

本实施例以微拟球藻冻干粉为实验材料，用氯仿/甲醇(B-D法)提取油脂再皂化制取脂肪酸的方法包括以下步骤：

步骤(1)采用B-D法，按1:2:0.8比例配制氯仿/甲醇/水溶液，加入到微拟球藻干藻粉中，45℃水浴回流数小时，抽滤除去藻体，往抽滤得到的藻体中再加入比例为1:2:0.8的氯仿/甲醇/水溶液进行水浴回流数小时，再次抽滤除去藻体，将两次得到的滤液合并，按体积加入一定量的氯仿和水，使得氯仿/甲醇/水的比例为2:2:1.8，待滤液分层，取氯仿层，旋转蒸发除去氯仿溶剂，得到微藻油脂。

步骤(2)按照实施例1的方法将步骤(1)得到的微藻油脂进行脂肪酸制备，得到12.1g微拟球藻脂肪酸样品。

实施例9

本实施例以微拟球藻冻干粉为实验材料，用超临界二氧化碳提取微拟球藻油脂再皂化制取脂肪酸的方法包括以下步骤：

步骤(1)采用超临界二氧化碳萃取的方法，将微拟球藻干藻粉装入萃取釜，超临界萃取装置设置一定温度和压力，同时在二氧化碳流体中混入一定量的改性剂，对微拟球藻冻干粉进行萃取。

步骤(2)从收集釜中收集萃取得到的油脂，按照实施例1的方法将步骤(1)得到的微藻油脂进行脂肪酸制备，得到4.8g微藻脂肪酸样品。

实施例8和实施例9为微藻脂肪酸提取的传统方法，微藻脂肪酸提取率分别达到48.4％和19.2％，而实施例5中微藻脂肪酸提取率为61.2％，比传统的脂肪酸提取方法高。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims

1.一种微藻干藻粉直接皂化高效提取脂肪酸的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种微藻干藻粉直接皂化高效提取脂肪酸的方法，其特征在于，所述步骤一中的强碱醇溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇、甲醇。

3.根据权利要求1所述的一种微藻干藻粉直接皂化高效提取脂肪酸的方法，其特征在于，所述步骤一中的强碱醇溶液的溶度为0.5～1mol/L。

4.根据权利要求1所述的一种微藻干藻粉直接皂化高效提取脂肪酸的方法，其特征在于，所述步骤一中的强碱醇溶液在温度为50～80℃下与微藻冻干藻粉进行皂化反应3小时，小时，并且脂肪酸不易发生氧化。

5.根据权利要求1所述的一种微藻干藻粉直接皂化高效提取脂肪酸的方法，其特征在于，所述步骤一中的强碱醇溶液与微藻冻干藻粉按照体积或者质量比例10:1～20:1进行皂化。

6.根据权利要求1所述的一种微藻干藻粉直接皂化高效提取脂肪酸的方法，其特征在于，所述步骤一中的皂化液浊液中同时存在藻体、脂肪酸盐、不皂化物、甘油物质。

7.根据权利要求1所述的一种微藻干藻粉直接皂化高效提取脂肪酸的方法，其特征在于，所述步骤一中的微藻包括微拟球藻、小球藻、裂殖壶菌、三角褐指藻、盐生杜氏藻、新月菱形藻、隐甲藻、等鞭金藻、富油新绿藻、斜生栅藻海洋微藻。

8.根据权利要求1所述的一种微藻干藻粉直接皂化高效提取脂肪酸的方法，其特征在于，所述步骤二中的弱极性有机溶剂极性范围为约0～1，且不溶于皂化液溶液，不皂化物在这种有机溶剂中的分配系数大于在皂化液溶液中的分配系数，且脂肪酸盐微溶或不溶于该有机溶剂，同时这种溶剂可以回收利用。

9.根据权利要求1所述的一种微藻干藻粉直接皂化高效提取脂肪酸的方法，其特征在于，所述步骤三中的弱极性有机溶剂极性范围为约0～1，且不溶于步骤三所述的调酸后的溶液，脂肪酸在这种有机溶剂中的分配系数大于在皂化液溶液中的分配系数，且沸点低于脂肪酸的沸点，同时这种溶剂可以回收利用。

10.根据权利要求1所述的一种微藻干藻粉直接皂化高效提取脂肪酸的方法，其特征在于，所述步骤三中的脂肪酸产品，利用GC法结合脂肪酸混合标样的GC图谱进行脂肪酸组成分析，证明所得脂肪酸产品即为微藻油脂肪酸产品。