一種從含有產(chǎn)油微生物細(xì)胞的發(fā)酵液中提取油脂的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于油脂的提取方法，特別是指一種從含有產(chǎn)油微生物細(xì)胞的發(fā)酵液中提取油脂的方法。包括裂解破壁、萃取精煉、廢酸的循環(huán)利用等工藝步驟。本發(fā)明專利技術(shù)解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的廢酸處理成本高、酸利用率低、破壁效果差、油脂提取率低等問題，具有油脂提取率高、原料成本和廢酸處理成本低、有效降低了能耗等優(yōu)點。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于油脂的提取方法，特別是指一種從含有產(chǎn)油微生物細(xì)胞的發(fā)酵液中提取油脂的方法。
技術(shù)介紹
微生物油脂是繼動植物油脂之后開發(fā)出來的又一油脂新資源。近年來，隨著生產(chǎn)具有醫(yī)療和保健作用的功能油脂以及能源油脂的資源匱乏，微生物來源的細(xì)胞油脂受到廣泛的關(guān)注和研究。因微生物細(xì)胞的培養(yǎng)具有占地面積小、生長快速、周期短、不受氣候條件影響的優(yōu)點，所以具有很大的開發(fā)潛力。產(chǎn)油微生物的種類繁多，主要有微藻、霉菌、細(xì)菌、酵母菌等種類，常見的產(chǎn)油微藻有光合自養(yǎng)型的硅藻(Diatom)和螺旋藻(Spirulina)等，異養(yǎng)型的裂壺藻(Schizochytrium)和隱甲藻(Crypthecodiumcohnii)等；酵母菌包括斯達(dá)氏油脂酵母(Lipomyces)、膠粘紅酵母(Rhodotorulagiutinis)、產(chǎn)油油脂酵母(Lipomyslipofer)等；霉菌有高山被孢霉(Mortierellaalpina)、深黃被孢霉(Mortierellaisabellina)等,這些微生物均可通過人工培養(yǎng)獲得大量含油脂的生物質(zhì)。在微生物油脂生產(chǎn)過程中油脂提取是重要的環(huán)節(jié)，一般步驟是將濃縮及干燥后的發(fā)酵物進(jìn)行一定處理，再用有機溶劑萃取得到油脂。由于微生物細(xì)胞具有細(xì)胞壁，僅用有機溶劑浸泡很難穿過細(xì)胞壁將細(xì)胞內(nèi)的油脂提取出來，必須先將細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)破碎后再萃取油脂。然而，細(xì)胞壁是由很多高分子化合物構(gòu)成的堅固結(jié)構(gòu)，包括肽聚糖、纖維聚糖等，這些聚糖是由單糖通過β-1,4或β-1,6等糖苷鍵結(jié)合在一起形成，在細(xì)胞外層構(gòu)成一種纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，用以維持細(xì)胞形狀和保護(hù)細(xì)胞,堅固的細(xì)胞壁很難被破壞，因此細(xì)胞的破壁處理成為微生物油脂提取工藝中的難點。目前所研究報道的破壁的方法主要包括機械研磨、熱裂解、超聲/微波輔助、高壓勻質(zhì)、化學(xué)水解、生物酶水解等。例如，CN102051330B采用液氮冷凍-機械研磨方法提取裂殖壺菌油脂，但在工業(yè)中藻液含有大量的水分，冷凍時需要消耗大量的液氮，液氮是一次消耗品不能重復(fù)利用，成本較高。CN102051331A和CN102533879B均采用生物酶的方法進(jìn)行破壁，該方法雖然省去了生物質(zhì)濃縮和干燥的步驟，但是發(fā)酵液的生物質(zhì)濃度較低，體積龐大，需要加入大量的生物酶進(jìn)行細(xì)胞壁水解反應(yīng)，并加入大量有機溶劑進(jìn)行萃取，操作體積過大反而造成耗能增加，所以直接以不經(jīng)濃縮的發(fā)酵液為物料在工業(yè)上不適用，此外，生物酶制劑的價格非常昂貴，處理時間也較長，油脂提取率并不高。CN103173273A的方法是先向藻液加入酸，調(diào)節(jié)pH至1.5-3，在100-150℃并加壓條件下處理，由于單獨的稀酸和加熱處理不能徹底裂解細(xì)胞壁，所以降溫后再加入生物酶制劑進(jìn)一步水解細(xì)胞壁，該專利技術(shù)通過化學(xué)-生物結(jié)合的方式來提取微藻的油脂，但該方法同樣存在生物酶制劑價格昂貴的問題，并且加入酸熱處理步驟造成步驟繁瑣，生產(chǎn)成本進(jìn)一步提高。CN101638361A采用化學(xué)-物理結(jié)合的方法提取裂殖壺菌的油脂，其將固液分離后收獲的菌體加入NaOH溶液處理，再送入膠體磨碾磨成細(xì)胞碎片，再送入均質(zhì)破碎機中高壓破碎，所得細(xì)胞漿液再離心去除水分后用有機溶劑萃取，該專利技術(shù)雖然采用多種方法組合的方式破碎細(xì)胞壁提高了油脂提取率，但是所使用的NaOH價格昂貴，碾磨和均質(zhì)破碎的能耗高，工藝復(fù)雜，在工業(yè)中并不實用。CN102965182B和CN104293473A將發(fā)酵液的pH調(diào)至酸性，在稀酸并加熱條件下裂解微藻細(xì)胞壁，再加入有機溶劑進(jìn)行油脂提取，但CN102965182B的處理條件對細(xì)胞壁的裂解效率低，大量油脂仍然存在于細(xì)胞中不能被提取出來，導(dǎo)致總油脂的回收率很低；而CN104293473A為了提高稀酸條件下細(xì)胞壁的破壁效率，將反應(yīng)溫度提高至260℃，然而在如此高的溫度下極易導(dǎo)致一些功能油脂的氧化，損害所提取油脂的質(zhì)量。此外，稀酸處理后的廢酸液由于酸濃度較低，不能被重新利用，只能排放造成浪費和環(huán)境污染。孔凡敏等在2010年第5期《中國釀造》的文獻(xiàn)中采用了4mol/L的鹽酸于沸水浴中處理8min的條件提取酵母油脂得到了最高油脂相對得率，但沒有實現(xiàn)廢酸液的循環(huán)利用，使得廢酸液只能廢棄造成浪費和增加處理成本。總之，目前所用的微生物油脂提取方法存在破壁效果不佳、成本高、步驟繁多的問題。因此需要開發(fā)一種提取效率更高，破壁速度更快、步驟簡單、工業(yè)適用且無廢物排放的綠色油脂提取方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種提取效率高，破壁速度快、廢物排放少的從含有產(chǎn)油微生物細(xì)胞的發(fā)酵液中提取油脂的方法。本專利技術(shù)的整體技術(shù)構(gòu)思是：一種從含有產(chǎn)油微生物細(xì)胞的發(fā)酵液中提取油脂的方法，包括如下工藝步驟：A、裂解破壁將含有產(chǎn)油微生物的發(fā)酵液經(jīng)固液分離后得到含水質(zhì)量百分含量為70-90％的濕菌泥,向濕菌泥中加入裂解液，升溫裂解破壁后將反應(yīng)物冷卻，所述的裂解液選用濃鹽酸、濃硫酸或濃磷酸中的一種；B、萃取精煉向步驟A中冷卻后的反應(yīng)物中加入有機溶劑后得到有機相和廢酸水相，將有機相經(jīng)過濾后減壓蒸餾獲得毛油和有機溶劑蒸汽，將毛油精煉得到精煉油；C、廢酸的循環(huán)利用將步驟B中產(chǎn)生的廢酸液作為裂解液循環(huán)利用到步驟A中。本專利技術(shù)的具體技術(shù)構(gòu)思還有：所述的步驟A中濕菌泥：裂解液的質(zhì)量比＝1:0.6-10。所述的步驟A中升溫裂解的條件為溫度40-120℃，時間10-100分鐘。其中較為優(yōu)選的實施方式包括以下三種技術(shù)方案：(一)以濃鹽酸作為裂解液各工藝步驟的工藝條件如下：A、裂解破壁將經(jīng)過培養(yǎng)的產(chǎn)油微生物發(fā)酵液經(jīng)固液分離得到含水質(zhì)量百分含量為70-90％的濕菌泥,按濕菌泥：裂解液的質(zhì)量比＝1:1-4.5的比例向濕菌泥中加入裂解液，在40-80℃下反應(yīng)進(jìn)行10-90分鐘裂解破壁后將反應(yīng)物冷卻，裂解液選用質(zhì)量百分比濃度為37％的濃鹽酸；B、萃取精煉向步驟A中冷卻后的反應(yīng)物中加入有機溶劑后得到有機相和廢酸水相，將有機相經(jīng)過濾后減壓蒸餾獲得毛油和有機溶劑蒸汽，將毛油精煉得到精煉油；C、廢酸的循環(huán)利用C1、第一次循環(huán)利用：按濕菌泥：廢酸液質(zhì)量比＝1:1.3-3.3向濕菌泥中加入步驟B剩余的廢酸液，在40-90℃下進(jìn)行裂解破壁反應(yīng)10-90分鐘后重復(fù)步驟B；C2、第二次循環(huán)利用：按濕菌泥：廢酸液質(zhì)量比＝1:1-2.5向濕菌泥中加入步驟C1剩余的廢酸液，在50-90℃下進(jìn)行裂解破壁反應(yīng)20-90分鐘后重復(fù)步驟B；本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種從含有產(chǎn)油微生物細(xì)胞的發(fā)酵液中提取油脂的方法，其特征在于包括如下工藝步驟：A、裂解破壁將含有產(chǎn)油微生物的發(fā)酵液經(jīng)固液分離后得到含水質(zhì)量百分含量為70?90％的濕菌泥,向濕菌泥中加入裂解液，升溫裂解破壁后將反應(yīng)物冷卻，所述的裂解液選用濃鹽酸、濃硫酸或濃磷酸中的一種；B、萃取精煉向步驟A中冷卻后的反應(yīng)物中加入有機溶劑后得到有機相和廢酸水相，將有機相經(jīng)過濾后減壓蒸餾獲得毛油和有機溶劑蒸汽，將毛油精煉得到精煉油；C、廢酸的循環(huán)利用將步驟B中產(chǎn)生的廢酸液作為裂解液循環(huán)利用到步驟A中。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種從含有產(chǎn)油微生物細(xì)胞的發(fā)酵液中提取油脂的方法，其特征在于包括如下工藝步驟：
A、裂解破壁
將含有產(chǎn)油微生物的發(fā)酵液經(jīng)固液分離后得到含水質(zhì)量百分含量為70-90％的濕菌泥,向濕菌泥中加入裂解液，升溫裂解破壁后將反應(yīng)物冷卻，所述的裂解液選用濃鹽酸、濃硫酸或濃磷酸中的一種；
B、萃取精煉
向步驟A中冷卻后的反應(yīng)物中加入有機溶劑后得到有機相和廢酸水相，將有機相經(jīng)過濾后減壓蒸餾獲得毛油和有機溶劑蒸汽，將毛油精煉得到精煉油；
C、廢酸的循環(huán)利用
將步驟B中產(chǎn)生的廢酸液作為裂解液循環(huán)利用到步驟A中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含有產(chǎn)油微生物細(xì)胞的發(fā)酵液中提取油脂的方法，其特征在于所述的步驟A中濕菌泥：裂解液的質(zhì)量比＝1:0.6-10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含有產(chǎn)油微生物細(xì)胞的發(fā)酵液中提取油脂的方法，其特征在于所述的步驟A中升溫裂解的條件為溫度40-120℃，時間10-100分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含有產(chǎn)油微生物細(xì)胞的發(fā)酵液中提取油脂的方法，其特征在于各工藝步驟的工藝條件如下：
A、裂解破壁
將經(jīng)過培養(yǎng)的產(chǎn)油微生物發(fā)酵液經(jīng)固液分離得到含水質(zhì)量百分含量為70-90％的濕菌泥,按濕菌泥：裂解液的質(zhì)量比＝1:1-4.5的比例向濕菌泥中加入裂解液，在40-80℃下反應(yīng)進(jìn)行10-90分鐘裂解破壁后將反應(yīng)物冷卻，裂解液選用質(zhì)量百分比濃度為37％的濃鹽酸；
B、萃取精煉
向步驟A中冷卻后的反應(yīng)物中加入有機溶劑后得到有機相和廢酸水相，將有機相經(jīng)過濾后減壓蒸餾獲得毛油和有機溶劑蒸汽，將毛油精煉得到精煉油；
C、廢酸的循環(huán)利用
C1、第一次循環(huán)利用：按濕菌泥：廢酸液質(zhì)量比＝1:1.3-3.3向濕菌泥中加入步驟B剩余的廢酸液，在40-90℃下進(jìn)行裂解破壁反應(yīng)10-90分鐘后重復(fù)步驟B；
C2、第二次循環(huán)利用：按濕菌泥：廢酸液質(zhì)量比＝1:1-2.5向濕菌泥中加入步驟C1剩余的廢酸液，在50-90℃下進(jìn)行裂解破壁反應(yīng)20-90分鐘后重復(fù)步驟B；
C3、第三次循環(huán)利用：按濕菌泥：廢酸液質(zhì)量比＝1:1.5-2向濕菌泥中加入步驟C2剩余的廢酸液，在75-90℃下進(jìn)行裂解破壁反應(yīng)60-90分鐘后重復(fù)步驟B。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含有產(chǎn)油微生物細(xì)胞的發(fā)酵液中提取油脂的方法，其特征在于各工藝步驟的工藝條件如下：
A、裂解破壁
將經(jīng)過培養(yǎng)的產(chǎn)油微生物發(fā)酵液經(jīng)固液分離得到含水質(zhì)量百分含量為70-90％的濕菌泥,按濕菌泥：裂解液的質(zhì)量比＝1:0.6-1的比例向濕菌泥中加入裂解液，在40-70℃下反應(yīng)進(jìn)行10-90分鐘裂解破壁后將反應(yīng)物冷卻，裂解液選用質(zhì)量百分比濃度為98％的濃硫酸；
B、萃取精煉
向步驟A中冷卻后的反應(yīng)物中加入有機溶劑后得到有機相和廢酸水相，將有機相經(jīng)過濾后減壓蒸餾獲得毛油和有機溶劑蒸汽，將毛油精煉得到精煉油；
C、廢酸的循環(huán)利用
C1、第一次循環(huán)利用：按濕菌泥：廢酸液質(zhì)量比＝1:2-3.5向濕菌泥中加入步驟B剩余的廢酸液，在40-90℃下進(jìn)行裂解破壁反應(yīng)10-90分鐘后重復(fù)步驟B；
C2、第二次循環(huán)利用：按濕菌泥：廢酸液質(zhì)量比＝1:1.5-2.5向濕菌泥中加入步驟C1剩余的廢酸液，在50-90℃下進(jìn)行裂解破壁反應(yīng)20-90分鐘后重復(fù)步驟B；
C3、第三次循環(huán)利用：按濕菌泥：廢酸液質(zhì)量比＝1:0.8-1.5向濕菌泥中加入步驟C2剩余的廢酸液，在75-90℃下進(jìn)行裂解破壁反應(yīng)60-90分鐘后重復(fù)步驟B。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含有產(chǎn)油微生物細(xì)胞的發(fā)酵液中提取油脂的方法，其特征在于各工藝步驟的工藝條件如下：
A、裂...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：姜悅，陳峰，陳璇，柳澤深，
申請(專利權(quán))人：潤科生物工程福建有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：福建;35