RU2694405C1 - Method of extracting lipids from microalga chlorella sorokiniana - Google Patents

Method of extracting lipids from microalga chlorella sorokiniana Download PDF

Info

Publication number
RU2694405C1
RU2694405C1 RU2018142404A RU2018142404A RU2694405C1 RU 2694405 C1 RU2694405 C1 RU 2694405C1 RU 2018142404 A RU2018142404 A RU 2018142404A RU 2018142404 A RU2018142404 A RU 2018142404A RU 2694405 C1 RU2694405 C1 RU 2694405C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
biomass
ratio
hexane
mixture
lipids
Prior art date
Application number
RU2018142404A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Наталья Анатольевна Политаева
Юлия Александровна Смятская
Елена Владимировна Трухина
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ")
Priority to RU2018142404A priority Critical patent/RU2694405C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2694405C1 publication Critical patent/RU2694405C1/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/12—Unicellular algae; Culture media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/12—Unicellular algae; Culture media therefor
    • C12N1/125—Unicellular algae isolates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P1/00—Preparation of compounds or compositions, not provided for in groups C12P3/00 - C12P39/00, by using microorganisms or enzymes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12R—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES C12C - C12Q, RELATING TO MICROORGANISMS
    • C12R2001/00—Microorganisms ; Processes using microorganisms
    • C12R2001/89—Algae ; Processes using algae

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: method is proposed for extraction of lipids from biomass of microalga Chlorella sorokiniana. Method includes disintegration of biomass cells in a mixture of hexane:ethyl alcohol in ratio of 1–9:9–1 at ratio of dry biomass to solvent of 1:20 in microwave field with power of 120 W at pressure of 1 atm for 5–15 minutes with subsequent extraction by Soxhlet method in mixture of n-hexane:ethanol in ratio of 9:1 and ratio of dry biomass to solvent 1:30.
EFFECT: method increases output of the end product.
1 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к способам извлечения липидов из биомассы микроводорослей, которые могут быть использованы в качестве сырья для производства биодизеля 3-го поколения и биологически активных добавок.The invention relates to the field of biotechnology, in particular to methods for extracting lipids from biomass of microalgae, which can be used as a raw material for the production of 3rd generation biodiesel and biologically active additives.

Известен способ получения комплекса биологически активных веществ путем разрушения сырья (оболочек клетки) двукратным замораживанием [Патент РФ № 2256700, опубл. 20.07.2005 по классам МПК C12N 1/12, A23K 1/00, A23J 3/20, C12H 1/00]. Способ предусматривает культивирование Chlorella vulgaris, отделение биомассы и ее двукратное замораживание, отделение клеточного сока и экстракцию твердой фракции католитом. Полученные экстракт, клеточный сок и жидкую фракцию, полученную при культивировании Chlorella vulgaris объединяют. Способ позволяет получить комплекс биологически активных веществ, содержащих ферменты и антибиотические вещества.A method of obtaining a complex of biologically active substances by the destruction of raw materials (cell membranes) by freezing twice [RF Patent № 2256700, publ. July 20, 2005 according to classes IPC C12N 1/12, A23K 1/00, A23J 3/20, C12H 1/00]. The method involves the cultivation of Chlorella vulgaris, the separation of biomass and its double freezing, the separation of cell juice and the extraction of solids catholyte. The resulting extract, cell sap and liquid fraction obtained from the cultivation of Chlorella vulgaris are combined. The method allows to obtain a complex of biologically active substances containing enzymes and antibiotic substances.

Известен способ извлечения липидов из биомассы [Патент РФ № 2388812, опубл. 10.05.2010 по классам МПК C12N 1/12, C12P 7/64], заключающийся в разрушении клеточных оболочек микроводоросли Chlorella в аппарате, создающем вихревое электромагнитное поле с хаотически движущимися ферромагнитными частицами, воздействующими на сырье. Затем полученную суспензию биомассы подвергают экстракции органическим растворителем с наложением импульсно-кавитационного воздействия в роторном импульсно-кавитационном аппарате. Способ позволяет получить липидную фракцию из биомассы микроводоросли с высоким выходом и использовать ее в дальнейшем в качестве сырья для биодизельного топлива.There is a method of extracting lipids from biomass [RF Patent №2388812, publ. 10.05.2010 on the classes of IPC C12N 1/12, C12P 7/64], which consists in the destruction of the cell walls of the Chlorella microalgae in the apparatus, creating a vortex electromagnetic field with randomly moving ferromagnetic particles acting on the raw materials. Then, the resulting biomass suspension is subjected to extraction with an organic solvent with the imposition of a pulse-cavitation effect in a rotary pulse-cavitation apparatus. The method allows to obtain a lipid fraction from the biomass of microalgae with a high yield and use it in the future as a raw material for biodiesel fuel.

Наиболее близким аналогом является способ выделения липидов для биодизеля из биомассы микроводоросли рода Chlorella [Пат. 2617959, опубл. 28.04.2017 по классам МПК C12N 1/12, C12P 1/00, C12R 1/89]. Способ включает гомогенизацию сухой биомассы микроводоросли измельчением, обработку смесью органических растворителей хлороформ-метанол или хлороформ-этанол в соотношении 1:2-2:1. Суспензию биомассы подвергают обработке ультразвуком с частотой 30-50 кГц в течение 5-20 минут и отделяют липиды. Изобретение обеспечивает повышение выхода целевого продукта. Недостатком вышеуказанного способа является токсичность используемых растворителей в больших количествах.The closest analogue is the method for isolating lipids for biodiesel from the biomass of microalgae of the genus Chlorella [US Pat. 2617959, publ. 04.28.2017 according to classes IPC C12N 1/12, C12P 1/00, C12R 1/89]. The method includes the homogenization of dry biomass of microalgae by grinding, processing with a mixture of organic solvents chloroform-methanol or chloroform-ethanol in a ratio of 1: 2-2: 1. Suspension of biomass is subjected to sonication with a frequency of 30-50 kHz for 5-20 minutes and lipids are separated. The invention provides an increase in the yield of the target product. The disadvantage of the above method is the toxicity of the solvents used in large quantities.

Технической проблемой заявляемого изобретения является разработка способа извлечения липидной фракции из биомассы микроводоросли рода Chlorella sorokiniana, обеспечивающего высокий выход липидной фракции до 16,5 % и позволяющего использовать полученную фракцию при производстве, в том числе, биологически активных добавок.The technical problem of the claimed invention is to develop a method for extracting a lipid fraction from the biomass of a microalgae of the genus Chlorella sorokiniana, which ensures a high yield of the lipid fraction to 16.5% and allows the use of the resulting fraction in the production, including dietary supplements.

Технический результат достигается за счет заявляемого способа извлечения липидов из биомассы микроводоросли CHLORELLA SOROKINIANA, заключающегося в том, что выращенную биомассу подвергают микрофильтрации, лиофильной сушке до получения сухой биомассы с влажностью не более 5%, после чего проводят дезинтеграцию клеток биомассы в смеси гексан:этиловый спирт в соотношении 1-9:9-1 при соотношении сухой биомассы к растворителю 1:20, в СВЧ-поле мощностью 120 Вт при давлении 1 атм в течении 5-15 минут, последующую экстракцию по методу Сокслета в смеси этанол:н-гексана в соотношении 1-9:9-1 и соотношении сухой биомассы к растворителю 1:30.The technical result is achieved due to the proposed method of extracting lipids from biomass of microalgae CHLORELLA SOROKINIANA, which consists in the fact that the grown biomass is subjected to microfiltration, freeze-dried to obtain dry biomass with a moisture content of not more than 5%, after which they disintegrate the biomass cells into a mixture of hexane: these: in the ratio of 1-9: 9-1 when the ratio of dry biomass to solvent is 1:20, in a microwave field with a capacity of 120 W at a pressure of 1 atm for 5-15 minutes, the subsequent extraction by the Soxhlet method in ethanol: n-hex mixture Ana in the ratio of 1-9: 9-1 and the ratio of dry biomass to solvent is 1:30.

Способ реализуют следующим образом.The method is implemented as follows.

Выращенную биомассу подвергают фильтрации в установке, которая состоит из фильтрующей градуированной насадки d=47 мм, V= 300 мл; приемной колбы 1 л; опорной насадки, шлиф 40/35. Мембранный фильтр (марки Nylon 66, с размером пор 0,45 мкм, диаметром 47 мм) помещают между стеклянным основанием опорной базы и фильтрующей насадкой и закрепляют с помощью алюминиевого зажима. Опорная база соединяется с приемной колбой с помощью притертого соединения и подсоединяется к вакуумному насосу. Полученную массу подвергают лиофильной сушке в установке модели «АК» (производство «Профлаб») до получения сухой биомассы с влажностью не более 5%. Лиофилизация биомассы обеспечивает дополнительную дезинтеграцию клеток микроводоросли. Условия лиофилизации следующие: давление 0,5 мбар, температура – 350С. Grown biomass is subjected to filtration in the installation, which consists of a graduated filtering nozzle d = 47 mm, V = 300 ml; receiving flask 1 l; support nozzles, ground 40/35. A membrane filter (brand Nylon 66, with a pore size of 0.45 µm, 47 mm in diameter) is placed between the glass base of the support base and the filter head and secured with an aluminum clamp. The support base is connected to the receiving flask using a ground connection and is connected to a vacuum pump. The resulting mass is subjected to freeze drying in the installation model "AK" (production "Proflab") to obtain dry biomass with a moisture content of not more than 5%. Lyophilization of biomass provides additional disintegration of microalgae cells. The conditions for freeze-drying are as follows: pressure 0.5 mbar, temperature - 35 ° C.

Дезинтеграцию клеток биомассы микроводоросли Chlorella sorokiniana проводят в микроволновой системе пробоподготовки «Минотавр» при мощности 120 Вт, времени обработки 5-15 минут, при давлении 1 атм, температура обработки 52-58 0С. Дезинтеграцию клеток микроводоросли проводили в смеси органических растворителей гексан: этиловый спирт (1-9:9-1) при соотношении сухой биомассы к растворителю 1:20. Chlorella sorokiniana microalgae biomass cell disintegration is carried out in the Minotaur sample preparation system with a power of 120 W, treatment time 5-15 minutes, at a pressure of 1 atm, treatment temperature 52-58 0 C. Microalgae cells were disintegrated in a mixture of organic solvents hexane: ethyl alcohol (1-9: 9-1) with a dry biomass to solvent ratio of 1:20.

В таблице 1 представлены параметры обработки в СВЧ-поле биомассы микроводоросли Chlorella sorokiniana и выход липидов. Table 1 presents the processing parameters in the microwave field of the biomass of microalgae Chlorella sorokiniana and the yield of lipids.

Таблица 1. Параметры обработки биомассы микроводоросли Chlorella sorokiniana и выход липидов.Table 1. Chlorella sorokiniana microalga biomass processing parameters and lipid yield.

№ п/пNo. p / p ФакторыFactors Образец № 1Sample No. 1 Образец № 2Sample # 2 Образец № 3Sample number 3 1one Продолжительность СВЧ -облучения, минThe duration of the microwave radiation, min 5five 10ten 1515 22 Мощность СВЧ-облучения, ВтMicrowave irradiation power, W 120120 120120 120120 33 Температура обработки СВЧ, °СMicrowave processing temperature, ° С 5252 5555 5858 4four Выход липидов (М, %)
из лиофилизированной биомассыThe output of lipids (M,%)
from freeze-dried biomass 10,0+0,510.0 + 0.5 16,5+0,516.5 + 0.5 14,3+0,514.3 + 0.5

Полученную биомассу после дезинтеграции микроводорослей Chlorella sorokiniana подвергают экстракции с помощью аппарата Сокслет (Sohxlet) модели Büchi E-812 SOX. Для этого 3 г образца после дезинтеграции биомассы помещают в целлюлозный стакан (размерами 33х94 мм). В качестве экстрагента использовали смесь растворителей этанола и н-гексана (в соотношении 1:9-9:1). На 3 г сухой биомассы использовали 70-130 мл экстрагента. The biomass obtained after the disintegration of the Chlorella sorokiniana microalgae is subjected to extraction using the Büchi E-812 SOX model Sohxlet. For this, 3 g of the sample after biomass disintegration is placed in a cellulose beaker (size 33x94 mm). A mixture of ethanol and n-hexane solvents (in the ratio 1: 9-9: 1) was used as the extractant. For 3 g of dry biomass used 70-130 ml of extractant.

Было определено, что для полной экстракции липидов целесообразно проводить 10-25 циклов экстракции в течении 128-214 минут (таблица 2). It was determined that for complete extraction of lipids, it is advisable to carry out 10-25 extraction cycles within 128-214 minutes (table 2).

Таблица 2. Параметры экстракции липидной фракции Table 2. The parameters of the extraction of the lipid fraction

№ п/пNo. p / p ФакторыFactors Образец № 1Sample No. 1 Образец № 2Sample # 2 Образец № 3Sample number 3 1one Время экстракции, минExtraction time, min 128128 171171 214214 22 Количество экстрагента, млThe amount of extractant, ml 7070 9090 130130 33 Количество циклов экстракцииThe number of extraction cycles 1515 2020 2525 4four Соотношение растворителей
н-гексан: этиловый спиртSolvent ratio
n-hexane: ethyl alcohol 7:37: 3 9:19: 1 9,5:0,59.5: 0.5 Штамм CCAP 211 / 8KStrain CCAP 211 / 8K 5five Выход липидов (М, %)
из лиофилизированной биомассыThe output of lipids (M,%)
from freeze-dried biomass 15,0+0,515.0 + 0.5 16,5+0,516.5 + 0.5 16,5+0,516.5 + 0.5 Штамм SAG 211-8kStrain SAG 211-8k 66 Выход липидов (М, %)
из лиофилизированной биомассыThe output of lipids (M,%)
from freeze-dried biomass 15,0+0,515.0 + 0.5 16,5+0,516.5 + 0.5 16,5+0,516.5 + 0.5

Таким образом, заявляемый способ позволяет увеличить выход липидов до 16,5 %. При соотношении системы растворителей н-гексан:этанол– 1:9, выход продукта составляет около 6%, при соотношении 7:3 выход продукта составляет - 15 %, при соотношении н-гексана:этанол - 9:1, выход продукта составляет – 16,5 %. Дальнейшее увеличение соотношения растворителей на выход продукта не оказывает значительного влияния.Thus, the inventive method allows to increase the yield of lipids to 16.5%. When the solvent system ratio is n-hexane: ethanol - 1: 9, the product yield is about 6%, with a ratio of 7: 3, the product yield is 15%, with a ratio of n-hexane: ethanol - 9: 1, the product yield is - 16 ,five %. A further increase in the ratio of solvents to the product yield does not have a significant effect.

Claims (1)

Способ извлечения липидов из биомассы микроводоросли Chlorella sorokiniana, заключающийся в том, что выращенную биомассу подвергают микрофильтрации, лиофильной сушке до получения сухой биомассы с влажностью не более 5%, после чего проводят дезинтеграцию клеток биомассы в смеси гексан:этиловый спирт в соотношении 1-9:9-1 при соотношении сухой биомассы к растворителю 1:20 в СВЧ-поле мощностью 120 Вт при давлении 1 атм в течение 5-15 мин, последующую экстракцию по методу Сокслета в смеси н-гексан:этанол в соотношении 9:1 и соотношении сухой биомассы к растворителю 1:30. The method of extracting lipids from the biomass of microalgae Chlorella sorokiniana, which consists in the fact that the grown biomass is subjected to microfiltration, freeze drying to obtain dry biomass with a moisture content of not more than 5%, after which they disintegrate the biomass cells in a mixture of hexane: ethyl alcohol in a ratio of 1-9: 9-1 with a dry biomass to solvent ratio of 1:20 in a 120 W microwave field at a pressure of 1 atm for 5-15 minutes, subsequent extraction using the Soxhlet method in a mixture of n-hexane: ethanol in a 9: 1 ratio and dry ratio biomass to dissolve Lu 1:30.
RU2018142404A 2018-12-01 2018-12-01 Method of extracting lipids from microalga chlorella sorokiniana RU2694405C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018142404A RU2694405C1 (en) 2018-12-01 2018-12-01 Method of extracting lipids from microalga chlorella sorokiniana

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018142404A RU2694405C1 (en) 2018-12-01 2018-12-01 Method of extracting lipids from microalga chlorella sorokiniana

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2694405C1 true RU2694405C1 (en) 2019-07-12

Family

ID=67309278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018142404A RU2694405C1 (en) 2018-12-01 2018-12-01 Method of extracting lipids from microalga chlorella sorokiniana

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2694405C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102199483A (en) * 2011-04-18 2011-09-28 中南大学 Method for extracting lipid from Chlorella sorokiniana CS-01
US20160177257A1 (en) * 2013-07-19 2016-06-23 Roquette Freres Optimised method for breaking chlorella cell walls by means of very high pressure homogenisation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102199483A (en) * 2011-04-18 2011-09-28 中南大学 Method for extracting lipid from Chlorella sorokiniana CS-01
US20160177257A1 (en) * 2013-07-19 2016-06-23 Roquette Freres Optimised method for breaking chlorella cell walls by means of very high pressure homogenisation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ТЕМНОВ М.С. "Кинетика и аппаратурно-технологическое оформление процессов получения эфиров жирных кислот".// Дисс. к.т.н., 2017, Москва, с.78-84. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021002571A1 (en) Method for mass-producing plant exosomes
CN103641717B (en) A kind of method from extraction and isolation chlorogenic acid flowering period floral disc of sunflower into
CN102071028A (en) Method for preparing cupule antioxidant
KR102626146B1 (en) Method for producing extracts of substrates of plant origin using non-ionic amphiphilic compounds as extraction aids in aqueous medium
CN111320706A (en) Low molecular weight hericium erinaceus polysaccharide and preparation method and application thereof
RU2694405C1 (en) Method of extracting lipids from microalga chlorella sorokiniana
CN112089660B (en) Use of oriental cherry extract for maintaining skin flora balance and/or resisting blue light
CN102559370A (en) Method and device for processing microalgae
CN111321183A (en) Polysaccharide fermentation composition with anticancer, antiviral, anti-inflammation, osteoblast proliferation promoting and intestinal stem cell proliferation promoting effects and preparation method thereof
RU2635996C2 (en) Method of water-soluble polysaccharides extraction from milk gowan roots
KR101503136B1 (en) Method of Producing Red Ginseng Pill
CN104744601A (en) Method for extracting and purifying fleurotus ferulae polysaccharide
KR102529075B1 (en) Composition for preventing hair loss and improving scalp containing exosomes
CN1256318C (en) Technique for preparing chicoric acid by using chicory
CN110283153A (en) A kind of anthocyanidin of pomegranate and the extracting method of polyphenol
Safin et al. Water vacuum-oscillating extraction of chaga
CN106071018A (en) A kind of pressed candy with antitumor action and preparation method and application
CN114231576B (en) Application of lactobacillus reuteri in preparation of plant polysaccharide
RU2613294C1 (en) Method for producing melanin from sunflower husks
JP7249695B2 (en) Method for preparing water-soluble astaxanthin complex, method for preparing aqueous solution of astaxanthin, and method for preparing freeze-dried powder of astaxanthin
KR20190016293A (en) Preparation Method of Exreacts of Sea Slug And The Food Comprising The Exreacts
RU2807468C1 (en) Method for producing dry antiparasitic drug based on basidiomycete cantharellus cibarius
KR20220076576A (en) Method for separating water-soluble extract and fat-soluble extract containing betaglucan from mushroom
CN108359021B (en) Method for rapidly preparing flaxseed polysaccharide with antiviral and immunoregulatory activities
CN110623995A (en) Method for extracting total flavonoids from aerial parts of liquorice and preparing liposome of total flavonoids

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200212

Effective date: 20200212