CN107794115A - 一种利用原生动物摄食消化破壁辅助提取微藻油脂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用原生动物摄食消化破壁辅助提取微藻油脂的方法，包括以下几个步骤：A：细胞破壁，将一定数量原生动物投加到适量的藻液中，利用原生动物摄食消化过程对藻细胞进行破壁处理；B：离心过滤；C：溶剂萃取；D：油脂提取，油脂提取率可达到98%以上。原生动物摄食消化破壁辅助提取微藻油脂具有高效率、低成本、低污染、可工业化的优势，将水蚤消化系统破壁应用到微藻油脂提取的过程中，可以有效降低微藻油脂的提取成本，缩短提取时间并减弱甚至消除提取过程对环境和人体造成的危害，为实现微藻生物柴油工业化提供支持。

Description

一种利用原生动物摄食消化破壁辅助提取微藻油脂的方法
技术领域
本发明属于微藻生物柴油领域，尤其是一种利用原生动物摄食消化破壁辅助提取微藻油脂的方法。
背景技术
油脂提取作为微藻生物柴油产业链中一个很重要的环节，主要采用预处理破壁和有机溶剂提取相结合的方法。微藻细胞较小且具有较为坚韧的细胞壁结构，藻细胞壁中的碳水化合物聚合物主要由纤维素、木糖、葡萄糖、果糖和甘露糖组成，油脂存在于微藻细胞体内。因此，对藻细胞进行破壁预处理是油脂提取的必要条件。微藻细胞破壁方法主要分为物理法、化学法和生物法，物理法主要包括超声、珠磨、微波、脉冲电场、高压匀浆和反复冻融等方法，化学法主要包括化学处理和渗透压冲击等方法，生物法主要包括微生物发酵降解和酶解等方法。但这些方法大多具有成本高、能耗大的弊端，在经济或技术上均存在工业化瓶颈。因此，迫切需要建立一种有高效率、低成本、低污染、可工业化的油脂提取方法。
CN201510663965.3一种生物酶催化破壁提取微藻油脂的方法，步骤是：A、在培养收获的产油微藻的湿藻泥、藻浆、干燥粉或发酵液中依次加入磷酸盐缓冲溶液、生物酶催化剂，搅拌并加热；B、酶催化降解反应完毕后，将反应体系调整pH值，将酶催化降解液温度提高并维持温度；C、待反应完毕后，将酶催化降解体系的温度降低，向反应体系中加入萃取剂进行油脂萃取，再加入破乳剂后通过离心进行分层；D、将分离获得的油相经减压蒸馏或者薄膜蒸发浓缩获得微藻油脂。该方案存在生物酶催化剂使用量大，成本高的问题。
CN201410273337.X一种含油微藻的破壁及助剂辅助提取油脂的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将含油微藻的悬浮液调节pH值为7.5-14，进行水热处理；(2)水热处理后，在酶存在下进行酶解反应；(3)加入能够促进所述含油微藻的油脂析出的助剂进行反应；(4)加入有机溶剂进行萃取并分离出油脂。该方案存在水污染大，成本高的问题。
淡水中常见的浮游原生动物如轮虫和水蚤主要以水中微生物如细菌、单细胞藻类和有机碎屑为食，通过摄食消化排泄作用具有细胞破壁的显著效果，有机溶剂则可以通过选取低毒、绿色、环保的双有机溶剂系统进行萃取。因此考虑将原生动物应用于微藻油脂提取制备生物柴油领域。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提供一种利用原生动物摄食消化破壁辅助提取微藻油脂的方法，用来克服现有微藻油脂提取方法成本高、能耗大的弊端，油脂提取率可达98%以上。
本发明是这样实现的，一种利用原生动物摄食消化破壁辅助提取微藻油脂的方法，包括以下步骤：
步骤A：细胞破壁，将一定数量原生动物投加到适量的藻液中，利用原生动物摄食消化过程对藻细胞进行破壁处理；
步骤B：离心过滤，对步骤A获得的破壁后藻液和原生动物进行离心过滤，取滤液；
步骤C：溶剂萃取，向步骤B获得的藻液中加入有机溶剂反应0.5-12h后，加入氯化钠，分层，获得有机层；
步骤D：油脂提取，向步骤C获得的有机层，待有机溶剂挥发完全，烘干后即可获得粗油脂。
通过该方法可以高效率、低成本提取微藻油脂，油脂提取率可达98%以上。
本发明的进一步优选技术方案是：所述原生动物是从自然界筛选获得的轮虫、水蚤、红筋虫和丰年虾中的一种或几种；所述微藻是从自然界筛选获得的硅藻、栅藻、小球藻和菱形藻中的一种或几种。
本发明的进一步技术方案是：步骤A中进行破壁处理时微藻浓度为1×108-1×109个/mL，原生动物投加量为3×103-5×103个/L，破壁时间为6-12h。
所述比例的选择依据是原生动物对微藻的摄食率达到最大值100%，对微藻细胞破壁效果最好。
本发明的进一步优选技术方案是：步骤B中离心速率为6000-8000 r/min，离心时间为5-10 min，原生动物采用50-100目滤网进行过滤。
本发明的进一步优选技术方案是：步骤C中所用有机溶剂为正己烷/异丙醇、正己烷/乙醇、正己烷/正丙醇、石油醚/乙醇复合体系中的一种，上述复合溶剂体系毒性较弱。
本发明的进一步优选技术方案是：步骤C中加入两种有机溶剂配比为体积比3:1-1:1，具体优选3:1、2:1和1:1中的一种。
所述溶剂组成和比例的选择依据是利用较少溶剂较为完全提取有效成分，相对于不在所述比例范围的配比油脂提取率更高。
本发明的进一步优选技术方案是：步骤C中有机溶剂与步骤B中破壁后藻液的体积比为1:3-1:1，具体优选1:3 、1:2和1:1中一种。
所述溶剂组成和比例的选择依据是利用较少溶剂较为完全提取有效成分，相对于不在所述比例范围的配比油脂提取率更高。
本发明的进一步优选技术方案是：步骤D中加入氯化钠的量与步骤C中产物的体积比为1:3-1:5，具体优选为1:3、1:4和1:5中一种；烘干有机相的温度为50-100℃。
所述溶剂组成和比例的选择依据是利用较少溶剂较为完全提取有效成分，相对于不在所述比例范围的配比油脂提取率更高。
本发明的有益效果是：本方案构建了一种低成本、高效率、低污染的可以用于工业化提取微藻油脂的技术，原生动物通过摄食消化排泄作用具有细胞破壁的显著效果，选用低毒性、提取效率高和易于回收的有机溶剂系统，为微藻油脂提取提供了一种具有高效率、低成本、低污染、良好工业化前景的技术。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的利用原生动物摄食消化破壁辅助提取微藻油脂的工艺流程示意图。
具体实施方式
本发明提供一种利用原生动物摄食消化破壁辅助提取微藻油脂的方法，以下结合附图及实施例对本发明进行详细说明。如图1所示，本发明的技术方案是：构建一种利用原生动物摄食消化破壁辅助提取微藻油脂的方法，包括1、浮游原生动物；2、浓缩藻液；3、离心机；4、有机溶剂；5、藻泥；6、摇床；7、0.9%NaCl；8、藻细胞残体；9、有机溶剂及油脂。待有机溶剂挥发完全，烘干后即可获得粗油脂。
具体实施过程如下：将一定数量的浮游原生动物1投加到适量的浓缩藻液2中，利用原生动物摄食消化过程对藻细胞进行破壁处理，所得破壁后的微藻藻液和原生动物经离心机3回收原生动物，向所得藻泥5中加入有机溶剂4，将其置于摇床6进行萃取反应，反应结束后加入一定量的0.9%NaCl 7离心分层，吸取有机溶剂及油脂混合物9，待有机溶剂挥发完全，烘干后即可获得粗油脂，油脂提取率可达98%以上。
具体实施例中，所述原生动物是从自然界筛选的轮虫、水蚤、红筋虫和丰年虾中的一种或几种；所述微藻是从自然界筛选获得的硅藻、栅藻、小球藻和菱形藻中的一种或几种。具体实施例中，原生动物摄食微藻时，微藻浓度为1×108-1×109个/mL，原生动物投加量为3×103-5×103个/L，破壁时间为6-12h。所得破壁后的微藻藻液和原生动物经离心过滤回收原生动物，离心速率为6000-8000 r/min，离心时间为5-10 min，原生动物采用50-100目的滤网进行过滤。具体实施例中，所述有机溶剂为正己烷/异丙醇、正己烷/乙醇、正己烷/正丙醇、石油醚/乙醇复合体系中的一种，两种有机溶剂配比为体积比3:1、2:1和1:1三个水平中的一种，溶剂与藻液比（液料比）为1:3、1:2和1:1三个水平中的一种，反应时间为0.5-12h。具体实施例中，所述氯化钠的量与所用溶剂的体积比为1:3、1:4和1:5三个水平中的一种，烘干有机相的温度为50-100℃。
下面结合具体实施例和附图，对本发明的较优实施案例做进一步的详细说明，但本发明不局限于此。
实施例1
参见图1所示的流程，向1L浓度为1×108个/mL的小球藻藻液中加入3000只水蚤，利用水蚤摄食消化过程对藻细胞进行破壁处理，处理时间为6h，所得破壁后的藻液和水蚤经离心机6000 r/min离心10min，采用100目的滤网过滤水蚤，向所得藻泥中加入40mL体积比3:1的正己烷/异丙醇，置于摇床振荡3h，反应结束后加入10mL浓度为0.9%NaCl离心分层，吸取有机溶剂及油脂混合物，待有机溶剂挥发完全，置于60℃鼓风干燥箱烘干后即可获得粗油脂，油脂提取率可达98%以上，与传统破壁方法相比，本发明提供的方法具有破壁效率高、成本低的优点。
实施例2
参见图1所示的流程，向1L浓度为1×109个/mL的栅藻液中加入4000只丰年虾，利用丰年虾摄食消化过程对藻细胞进行破壁处理，处理时间为12h，所得破壁后的藻液和丰年虾经离心机8000 r/min离心5min，采用80目的滤网过滤丰年虾，向所得藻泥中加入20mL体积比2:1的正己烷/异丙醇，置于摇床振荡6h，反应结束后加入20mL浓度为0.9%NaCl离心分层，吸取有机溶剂及油脂混合物，待有机溶剂挥发完全，置于80℃鼓风干燥箱烘干后即可获得粗油脂，油脂提取率可达98%以上，与传统破壁方法相比，本发明提供的方法具有破壁效率高、成本低的优点。
本方案构建了一种低成本、高效率、低污染的可以用于工业化提取微藻油脂的技术，原生动物通过摄食消化排泄作用具有细胞破壁的显著效果，选用低毒性、提取效率高和易于回收的有机溶剂系统，为微藻油脂提取提供了一种具有高效率、低成本、低污染、良好工业化前景的技术。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用原生动物摄食消化破壁辅助提取微藻油脂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：细胞破壁，将一定数量原生动物投加到适量的藻液中，利用原生动物摄食消化过程对藻细胞进行破壁处理；
步骤B：离心过滤，对步骤A获得的破壁后藻液和原生动物进行离心过滤，取滤液；
步骤C：溶剂萃取，向步骤B获得的藻液中加入有机溶剂反应0.5-12h后，加入氯化钠，分层，获得有机层；
步骤D：油脂提取，向步骤C获得的有机层，待有机溶剂挥发完全，烘干后即可获得粗油脂。
2.根据权利要求1所述的利用原生动物摄食消化破壁辅助提取微藻油脂的方法，其特征在于：所述原生动物是从自然界筛选获得的轮虫、水蚤、红筋虫和丰年虾中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的利用原生动物摄食消化破壁辅助提取微藻油脂的方法，其特征在于：所述微藻是从自然界筛选获得的硅藻、栅藻、小球藻和菱形藻中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的利用原生动物摄食消化破壁辅助提取微藻油脂的方法，其特征在于：步骤A中进行破壁处理时微藻浓度为1×108-1×109个/mL，原生动物投加量为3×103-5×103个/L，破壁时间为6-12小时。
5.根据权利要求1所述的利用原生动物摄食消化破壁辅助提取微藻油脂的方法，其特征在于：步骤B中离心速率为6000-8000 r/min，离心时间为5-10 min，原生动物采用50-100目滤网进行过滤。
6.根据权利要求1所述的利用原生动物摄食消化破壁辅助提取微藻油脂的方法，其特征在于：步骤C中所用有机溶剂为正己烷/异丙醇、正己烷/乙醇、正己烷/正丙醇、石油醚/乙醇复合体系中的一种。
7.根据权利要求6所述的利用原生动物摄食消化破壁辅助提取微藻油脂的方法，其特征在于：步骤C中加入两种有机溶剂配比为体积比3:1-1:1。
8.根据权利要求1所述的利用原生动物摄食消化破壁辅助提取微藻油脂的方法，其特征在于：步骤C中有机溶剂与步骤B中破壁后藻液的体积比为1:3 -1:1。
9.根据权利要求1所述的利用原生动物摄食消化破壁辅助提取微藻油脂的方法，其特征在于：步骤D中加入氯化钠的量与步骤C中产物的体积比为1:3-1:5。
10.根据权利要求1所述的利用原生动物摄食消化破壁辅助提取微藻油脂的方法，其特征在于：烘干有机相的温度为50-100℃。
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