发明内容
有鉴于此,本发明要解决的技术问题在于提供一种生物发酵DHA藻油的提取方法,本发明提供的提取方法流程简单、工艺路线较短、能耗较低,得到的DHA藻油中DHA含量较高。
本发明提供了一种生物发酵DHA藻油的提取方法,包括以下步骤:
a)将微藻发酵液固液分离后得到的固体物干燥,得到干燥菌体;
b)以超临界二氧化碳为萃取剂对所述干燥菌体进行萃取,得到二氧化碳流体;
c)对所述二氧化碳流体进行减压分离,得到DHA藻油。
优选的,所述步骤b)中,所述萃取的温度为35℃~60℃,所述萃取的压力为15MPa~20MPa。
优选的,所述步骤b)中,以乙醇为助萃取剂对所述干燥菌体进行萃取。
优选的,所述乙醇与所述干燥菌体的质量比为2~5∶100。
优选的,所述步骤c)包括:
c1)对所述二氧化碳流体进行第一级减压分离,得到DHA藻油;
c2)对所述经过第一级减压分离的二氧化碳流体进行第二级减压分离,得到DHA藻油。
优选的,所述第一级减压分离的压力为9MPa~12MPa,所述第一级减压分离的温度为35℃~50℃。
优选的,所述第二级减压分离的压力为5MPa~8MPa。
优选的,所述第二级减压分离的温度为30℃~40℃。
优选的,所述微藻发酵液为裂壶藻发酵液、破囊壶菌发酵液、吾肯氏壶藻发酵液或隐甲藻发酵液。
优选的,还包括:
d)对所述DHA藻油进行脱色、脱臭处理。
与现有技术相比,本发明首先将微藻发酵液固液分离后得到的固体物干燥,得到干燥菌体,然后以超临界二氧化碳为萃取剂对所述干燥菌体进行萃取,然后对得到的二氧化碳流体进行减压分离后,即可得到DHA藻油。本发明以超临界二氧化碳为萃取剂萃取DHA藻油,萃取效率高,得到的DHA藻油纯度高、产率高、质量稳定。实验表明,采用本发明提供的方法得到的DHA藻油中,DHA的含量大于40%。
同时,本发明提供的方法无需进行絮凝、生物酶破壁等操作,将微藻发酵液固液分离、干燥后即可直接进行萃取,萃取完毕后直接进行减压分离即可得到DHA藻油,无需复杂的后处理工艺,流程简单、工艺路线短、能耗低。另外,本发明未使用有机溶剂进行萃取,得到的DHA产品不会受到有机溶剂的污染。进一步的,本发明提取DHA藻油后得到的残渣的主要成分是细胞碎片,富含蛋白质、氨基酸和多糖,且在萃取及分离过程中未发生质变,可加工成饲料获得应用。
具体实施方式
本发明提供了一种生物发酵DHA藻油的提取方法,包括以下步骤:
a)将微藻发酵液固液分离后得到的固体物干燥,得到干燥菌体;
b)以超临界二氧化碳为萃取剂对所述干燥菌体进行萃取,得到二氧化碳流体;
c)对所述二氧化碳流体进行减压分离,得到DHA藻油。
本发明以超临界二氧化碳为萃取剂进行生物发酵DHA藻油的提取,萃取效率高,得到的DHA藻油纯度高、产率高、质量稳定。
本发明以微藻发酵液为原料提取DHA藻油。在本发明中,所述微藻为可以合成DHA的微藻和藻状菌,如隐甲藻(Crypthecodiniumcohnii)、海洋小球藻(C.minutissima)、裂壶藻(Schizochytrium sp.)、破囊壶菌(Thraustochytriumreseum)或吾肯氏壶藻(Ulkenia amoeboida)等。这些微藻和藻状菌经过常规发酵后,得到含有DHA的发酵液。本发明对所述发酵过程没有特殊限制,可以为本领域技术人员熟知的斜面培养、摇床液种培养、种子罐培养、发酵罐培养等过程。按照本发明,所述微藻发酵液优选为裂壶藻发酵液、破囊壶菌发酵液、吾肯氏壶藻发酵液或隐甲藻发酵液。
将所述微藻发酵液进行固液分离,将得到的固体物干燥,得到干燥菌体。本发明对所述固液分离的方法没有特殊限制,可以先将微藻发酵液絮凝处理,然后静置、加入乙醇再离心处理实现固液分离,也可以将微藻发酵液絮凝处理后直接过滤实现固液分离。固液分离得到固体物后,将所述固体物按照本领域技术人员熟知的方法进行干燥,得到干燥菌体。
得到干燥菌体后,以超临界二氧化碳为萃取剂对所述干燥菌体进行萃取。当二氧化碳的温度T和压力P均高于它的临界温度Tc(31.1℃)和临界压力Pc(7.39MPa)时,称为超临界二氧化碳。超临界二氧化碳兼具气体性质和液体性质,具有较强的溶解能力,用作萃取剂时能够提高产品纯度,增加产率。
本发明以二氧化碳气体为原料,首先将二氧化碳气体冷凝为液体,然后通过控制温度和压力使二氧化碳处于超临界状态后,对所述干燥菌体进行萃取。按照本发明,进行萃取时的温度优选为35℃~60℃,更优选为40℃~55℃,最优选为45℃~50℃,进行萃取时的压力优选为15MPa~20MPa,更优选为17MPa~19MPa。
为了提高萃取效率,本发明优选以乙醇为助萃取剂对所述干燥菌体进行萃取。按照本发明,所述乙醇与所述干燥菌体的质量比优选为2~5∶100,更优选为3~4∶100。所述乙醇优选为无水乙醇或质量浓度为95%以上的乙醇水溶液。在萃取过程中,乙醇能够加速干燥菌体中的DHA藻油在超临界二氧化碳中的溶解,从而提高萃取效率。另外,由于乙醇作为助萃取剂,用量较少,不易产生残留,从而不会造成得到的DHA藻油的污染。
在萃取过程中,干燥菌体中的DHA藻油溶解于超临界二氧化碳中,与细胞碎片等分离,得到二氧化碳流体。得到二氧化碳流体后,对其进行减压分离即可得到DHA藻油。
所述减压分离过程优选包括以下步骤:
对所述二氧化碳流体进行第一级减压分离,得到DHA藻油;
对所述经过第一级减压分离的二氧化碳流体进行第二级减压分离,得到DHA藻油。
首先对所述二氧化碳流体进行第一级减压分离,得到DHA藻油。所述第一级减压分离的压力优选为9MPa~12MPa,更优选为10MPa~11MPa;所述第一级减压分离的温度优选为35℃~50℃,更优选为40℃~45℃。
经过第一级减压分离后的二氧化碳流体中仍含有部分DHA藻油,对其进行第二级减压分离,得到DHA藻油。所述第二级减压分离的压力优选为5MPa~8MPa,更优选为6MPa~7MPa;所述第二级减压分离的温度优选为30℃~40℃,更优选为33℃~38℃。
经过两级减压分离后,DHA藻油大部分得到分离。为了使得到的DHA藻油具有更好的颜色和口感,本发明优选采用本领域技术人员熟知的方法对所述DHA藻油进行脱色、脱臭处理。
以下结合附图对本发明提供的生物发酵DHA藻油的提取方法进行说明。
参见图1,图1为本发明提供的生物发酵DHA藻油的提取工艺流程图,其中,1为储气罐,2为冷凝器,3为高压泵,4为预热器,5为萃取罐,6为第一分离罐,7为第二分离罐,8为排料阀。
首先将干燥菌体置于萃取罐5中,将萃取罐5封闭;
开启储气罐1,二氧化碳经过冷凝器2转化为液体,经由高压泵3加压和预热器4加热后成为超临界二氧化碳,进入萃取罐5中对其中的干燥菌体进行萃取;
萃取完毕后,溶解有DHA藻油的二氧化碳流体进入第一分离罐6,通过降压使二氧化碳和DHA藻油分离,DHA藻油由第一分离罐6上的排料阀8排出;
经过第一分离罐6的二氧化碳流体进入第二分离罐7,再次降压后使二氧化碳和DHA藻油分离,DHA藻油由第二分离罐7上的排料阀8排出,二氧化碳则可回收至冷凝器2重复使用。
萃取完毕后,萃取罐5中的残渣的主要成分为细胞碎片,富含蛋白质、氨基酸和多糖,且在萃取及分离过程中未发生质变,可加工成饲料获得应用。
得到DHA藻油后,对所述DHA藻油进行检测,其DHA含量大于40%。
本发明以超临界二氧化碳为萃取剂萃取DHA藻油,萃取效率高,得到的DHA藻油纯度高、产率高、质量稳定。同时,本发明提供的方法无需进行絮凝、生物酶破壁等操作,将微藻发酵液固液分离、干燥后即可直接进行萃取,萃取完毕后直接进行减压分离即可得到DHA藻油,无需复杂的后处理工艺,流程简单、工艺路线短、能耗低。另外,本发明未使用有机溶剂进行萃取,得到的DHA产品不会受到有机溶剂的污染。
为了进一步说明本发明,以下结合实施例对本发明提供的生物发酵DHA藻油的提取方法进行详细描述。
实施例1
将裂壶藻发酵液进行固液分离得到的固体物干燥,得到干燥菌体;
向萃取罐中加入100g所述干燥菌体,向所述干燥菌体上喷洒5g无水乙醇后封闭萃取罐;打开储气罐,保持二氧化碳的流量为4.8L/h,二氧化碳经冷凝器、高压泵和预热器后进入所述萃取罐,在20MPa、50℃的条件下进行萃取,萃取后的二氧化碳流体进入第一分离器,在10MPa、45℃的条件下进行第一级分离,得到第一份藻油;经过第一级分离后的二氧化碳流体继续进入第二分离器,在6MPa、40℃的条件下进行第二级分离,得到第二份藻油。
动态萃取2h后,从第一分离罐和第二分离罐共得到34.09gDHA藻油,萃取率为34.09%,占含油率的85.23%;所述DHA藻油中DHA的含量为41.20%。
实施例2
将裂壶藻发酵液进行固液分离得到的固体物干燥,得到干燥菌体;
向萃取罐中加入100g所述干燥菌体,向所述干燥菌体上喷洒4g无水乙醇后封闭萃取罐;打开储气罐,保持二氧化碳的流量为4.8L/h,二氧化碳经冷凝器、高压泵和预热器后进入所述萃取罐,在20MPa、50℃的条件下进行萃取,萃取后的二氧化碳流体进入第一分离器,在9MPa、50℃的条件下进行第一级分离,得到第一份藻油;经过第一级分离后的二氧化碳流体继续进入第二分离器,在5MPa、30℃的条件下进行第二级分离,得到第二份藻油。
动态萃取2h后,从第一分离罐和第二分离罐共得到33.63gDHA藻油,萃取率为33.63%,占含油率的84.08%;所述DHA藻油中DHA的含量为40.80%。
实施例3
将裂壶藻发酵液进行固液分离得到的固体物干燥,得到干燥菌体;
向萃取罐中加入100g所述干燥菌体,向所述干燥菌体上喷洒4g无水乙醇后封闭萃取罐;打开储气罐,保持二氧化碳的流量为4.8L/h,二氧化碳经冷凝器、高压泵和预热器后进入所述萃取罐,在18MPa、45℃的条件下进行萃取,萃取后的二氧化碳流体进入第一分离器,在12MPa、45℃的条件下进行第一级分离,得到第一份藻油;经过第一级分离后的二氧化碳流体继续进入第二分离器,在5MPa、30℃的条件下进行第二级分离,得到第二份藻油。
动态萃取2h后,从第一分离罐和第二分离罐共得到33.14gDHA藻油,萃取率为33.14%,占含油率的82.85%;所述DHA藻油中DHA的含量为40.52%。
实施例4
将裂壶藻发酵液进行固液分离得到的固体物干燥,得到干燥菌体;
向萃取罐中加入100g所述干燥菌体,向所述干燥菌体上喷洒3g无水乙醇后封闭萃取罐;打开储气罐,保持二氧化碳的流量为4.8L/h,二氧化碳经冷凝器、高压泵和预热器后进入所述萃取罐,在20MPa、35℃的条件下进行萃取,萃取后的二氧化碳流体进入第一分离器,在12MPa、35℃的条件下进行第一级分离,得到第一份藻油;经过第一级分离后的二氧化碳流体继续进入第二分离器,在8MPa、30℃的条件下进行第二级分离,得到第二份藻油。
动态萃取2h后,从第一分离罐和第二分离罐共得到32.28gDHA藻油,萃取率为32.28%,占含油率的80.70%;所述DHA藻油中DHA的含量为40.05%。
实施例5
将裂壶藻发酵液进行固液分离得到的固体物干燥,得到干燥菌体;
向萃取罐中加入100g所述干燥菌体,封闭萃取罐;打开储气罐,保持二氧化碳的流量为4.8L/h,二氧化碳经冷凝器、高压泵和预热器后进入所述萃取罐,在15MPa、60℃的条件下进行萃取,萃取后的二氧化碳流体进入第一分离器,在10MPa、50℃的条件下进行第一级分离,得到第一份藻油;经过第一级分离后的二氧化碳流体继续进入第二分离器,在6MPa、40℃的条件下进行第二级分离,得到第二份藻油。
动态萃取2h后,从第一分离罐和第二分离罐共得到31.28gDHA藻油,萃取率为31.28%,占含油率的78.20%;所述DHA藻油中DHA的含量为40.08%。
实施例6
将破囊壶菌发酵液进行固液分离得到的固体物干燥,得到干燥菌体;
向萃取罐中加入50kg所述干燥菌体,向所述干燥菌体上喷洒1kg无水乙醇后封闭萃取罐;打开储气罐,保持二氧化碳的流量为0.48m3/h,二氧化碳经冷凝器、高压泵和预热器后进入所述萃取罐,在20MPa、50℃的条件下进行萃取,萃取后的二氧化碳流体进入第一分离器,在10MPa、45℃的条件下进行第一级分离,得到第一份藻油;经过第一级分离后的二氧化碳流体继续进入第二分离器,在5MPa、40℃的条件下进行第二级分离,得到第二份藻油。
动态萃取6h后,从第一分离罐和第二分离罐共得到16.97kgDHA藻油,萃取率为33.94%,占含油率的84.85%;所述DHA藻油中DHA的含量为41.82%。
实施例7
将破囊壶菌发酵液进行固液分离得到的固体物干燥,得到干燥菌体;
向萃取罐中加入50kg所述干燥菌体,向所述干燥菌体上喷洒1kg无水乙醇后封闭萃取罐;打开储气罐,保持二氧化碳的流量为0.48m3/h,二氧化碳经冷凝器、高压泵和预热器后进入所述萃取罐,在18MPa、50℃的条件下进行萃取,萃取后的二氧化碳流体进入第一分离器,在12MPa、45℃的条件下进行第一级分离,得到第一份藻油;经过第一级分离后的二氧化碳流体继续进入第二分离器,在5MPa、40℃的条件下进行第二级分离,得到第二份藻油。
动态萃取6h后,从第一分离罐和第二分离罐共得到16.78kgDHA藻油,萃取率为33.56%,占含油率的83.90%;所述DHA藻油中DHA的含量为41.30%。
实施例8
将破囊壶菌发酵液进行固液分离得到的固体物干燥,得到干燥菌体;
向萃取罐中加入50kg所述干燥菌体,向所述干燥菌体上喷洒1.5kg无水乙醇后封闭萃取罐;打开储气罐,保持二氧化碳的流量为0.48m3/h,二氧化碳经冷凝器、高压泵和预热器后进入所述萃取罐,在15MPa、60℃的条件下进行萃取,萃取后的二氧化碳流体进入第一分离器,在10MPa、50℃的条件下进行第一级分离,得到第一份藻油;经过第一级分离后的二氧化碳流体继续进入第二分离器,在5MPa、40℃的条件下进行第二级分离,得到第二份藻油。
动态萃取6h后,从第一分离罐和第二分离罐共得到16.65kgDHA藻油,萃取率为33.30%,占含油率的83.25%;所述DHA藻油中DHA的含量为40.72%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。