專利名稱：一種生物發酵dha藻油的提取方法
技術領域：
本發明屬于DHA藻油技術領域，尤其涉及一種生物發酵DHA藻油的提取方法。
背景技術：
二十二碳六烯酸，英文名稱為Docosahexaenoic Acid,簡稱DHA，分子式為C22H32O2, 是一種長鏈Omega-3多不飽和脂肪酸。DHA是神經系統細胞生長及功能維持的主要元素，是大腦和視網膜的重要構成成分，研究表明，DHA在人體大腦皮層中的含量約為20%，在視網膜中的含量高達50%。DHA對嬰幼兒大腦及視力發育具有顯著的促進作用，缺乏DHA時可引發生長發育遲緩、智力障礙等一系列癥狀。但是，人體自身合成DHA極少，需要從食物中獲取，因此，向食物，尤其是嬰幼兒食品中添加DHA尤為必要。DHA多以富含DHA和EPA的深海魚油為原料通過分子蒸餾工藝制得，以DHA和EPA 的混合形式存在。其中，EPA的化學名稱為二十碳五烯酸，英文名稱為Eicosapentaenonic Acid，簡稱EPA。大量研究表明，EPA具有抑制兒童和青少年生長發育、影響胎兒生長、破壞血小板造成血液不易凝固等副作用，因此，大多數從魚油中提取的DHA產品不適于處于生長發育期的兒童、青少年和處于懷孕和哺乳期的婦女食用。其次，為便于提取和保存，從魚油中提取的DHA需要皂化或酯化成乙酯形式，屬于半化學合成品。人體食用該DHA產品后， 首先需要分解為醇，吸收量較大時會使心臟病人產生不適或不良反應，而且該DHA產品分解后的殘留產物會對人體腎臟產生損害。另外，因生物鏈富集作用，魚油DHA產品中存在重金屬污染，會對食用人群的身體健康產生危害。微藻可以通過自身發酵合成DHA，現有技術也公開了以微藻，如裂壺藻、吾肯氏壺藻或寇氏隱甲藻等為原料，通過發酵、分離、提純等工藝生產微藻DHA的工藝。與魚油DHA 產品相比，微藻DHA產品具有DHA含量高、EPA含量低、抗氧化能力強、不存在重金屬污染等優點，因此，微藻DHA更適于處于生長發育期的兒童、青少年和處于懷孕和哺乳期的婦女食用。歐盟和美國食品與藥品管理局(Food and Drug Administration, FDA)確認微藻DHA 為GRAS級(Generally Recognized As &ife)，即純天然安全級，并將微藻DHA定為唯一可添加于嬰幼兒食品的DHA產品。現有技術公開了許多發酵法生產微藻DHA的工藝，如公開號為CN101168501B的中國專利文獻公開了一種從隱甲藻中提取并精制富含DHA脂肪酸的方法，首先將隱甲藻發酵液進行絮凝處理，然后進行固液分離，通過堿破壁后將細胞機械破碎，再對破碎的菌體采用有機溶劑進行萃取，得到DHA粗油，所述DHA粗油經過脫膠、堿煉、脫色、脫臭后得到DHA精油。申請號為200810047859. 2的中國專利文獻公開了一種生物酶法破壁用于二十二碳六烯酸油脂的生產方法，向寇氏隱甲藻發酵液中加入酶進行破壁后，加入乙醇進行固液分離， 然后加入有機溶劑進行萃取，再經過水化、堿煉、脫色、脫臭后得到DHA精煉油。該兩種方法均能夠提取得到DHA精油，但是以有機溶劑為萃取劑進行萃取時，不僅萃取率低、需要復雜的后處理工藝，而且存在萃取劑殘留問題，使得到的DHA產品受到有機溶劑的污染。申請號為200910159368. 1的中國專利文獻公開了一種從雙鞭甲藻發酵液中提取DHA的方法，將雙鞭甲藻發酵液經過絮凝、生物酶破壁后，用高速離心機進行三相分離至基本無油相，合并得到的油相后進行五級連續分子蒸餾，前級的重組分直接進入后級進行蒸餾，蒸餾完畢后得到DHA含量為40% 50%的不飽和脂肪酸。此種方法無需使用有機溶劑進行萃取，得到的DHA產品不易受有機溶劑的污染，但是，該方法需要首先進行生物酶破壁，再進行五級分子蒸餾，整個提取工藝路線長、流程復雜、能耗較高。

發明內容
有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種生物發酵DHA藻油的提取方法，本發明提供的提取方法流程簡單、工藝路線較短、能耗較低，得到的DHA藻油中DHA含量較高。本發明提供了一種生物發酵DHA藻油的提取方法，包括以下步驟a)將微藻發酵液固液分離后得到的固體物干燥，得到干燥菌體；b)以超臨界二氧化碳為萃取劑對所述干燥菌體進行萃取，得到二氧化碳流體；
c)對所述二氧化碳流體進行減壓分離，得到DHA藻油。優選的，所述步驟b)中，所述萃取的溫度為35°C 60°C，所述萃取的壓力為 15MPa 20MPa。優選的，所述步驟b)中，以乙醇為助萃取劑對所述干燥菌體進行萃取。優選的，所述乙醇與所述干燥菌體的質量比為2 5 100。優選的，所述步驟C)包括cl)對所述二氧化碳流體進行第一級減壓分離，得到DHA藻油；c2)對所述經過第一級減壓分離的二氧化碳流體進行第二級減壓分離，得到DHA藻油。優選的，所述第一級減壓分離的壓力為9MPa 12MPa，所述第一級減壓分離的溫度為:35°C 50°C。優選的，所述第二級減壓分離的壓力為5MPa 8MPa。優選的，所述第二級減壓分離的溫度為30°C 40°C。優選的，所述微藻發酵液為裂壺藻發酵液、破囊壺菌發酵液、吾肯氏壺藻發酵液或隱甲藻發酵液。優選的，還包括d)對所述DHA藻油進行脫色、脫臭處理。與現有技術相比，本發明首先將微藻發酵液固液分離后得到的固體物干燥，得到干燥菌體，然后以超臨界二氧化碳為萃取劑對所述干燥菌體進行萃取，然后對得到的二氧化碳流體進行減壓分離后，即可得到DHA藻油。本發明以超臨界二氧化碳為萃取劑萃取DHA 藻油，萃取效率高，得到的DHA藻油純度高、產率高、質量穩定。實驗表明，采用本發明提供的方法得到的DHA藻油中，DHA的含量大于40%。同時，本發明提供的方法無需進行絮凝、生物酶破壁等操作，將微藻發酵液固液分離、干燥后即可直接進行萃取，萃取完畢后直接進行減壓分離即可得到DHA藻油，無需復雜的后處理工藝，流程簡單、工藝路線短、能耗低。另外，本發明未使用有機溶劑進行萃取，得到的DHA產品不會受到有機溶劑的污染。進一步的，本發明提取DHA藻油后得到的殘渣的主要成分是細胞碎片，富含蛋白質、氨基酸和多糖，且在萃取及分離過程中未發生質變，可加工成飼料獲得應用。


圖1為本發明提供的生物發酵DHA藻油的提取工藝流程圖。
具體實施例方式本發明提供了一種生物發酵DHA藻油的提取方法，包括以下步驟a)將微藻發酵液固液分離后得到的固體物干燥，得到干燥菌體；b)以超臨界二氧化碳為萃取劑對所述干燥菌體進行萃取，得到二氧化碳流體；c)對所述二氧化碳流體進行減壓分離，得到DHA藻油。本發明以超臨界二氧化碳為萃取劑進行生物發酵DHA藻油的提取，萃取效率高， 得到的DHA藻油純度高、產率高、質量穩定。本發明以微藻發酵液為原料提取DHA藻油。在本發明中，所述微藻為可以合成 DHA的微藻和藻狀菌，如隱甲藻(Crypthecodiniumcohnii)、海洋小球藻(C. minutissima)、 裂壺藻(Schizochytrium sp·)、破囊壺菌(Thraustochytrium reseum)或吾肯氏壺藻 (Ulkenia amoeboida)等。這些微藻和藻狀菌經過常規發酵后，得到含有DHA的發酵液。本發明對所述發酵過程沒有特殊限制，可以為本領域技術人員熟知的斜面培養、搖床液種培養、種子罐培養、發酵罐培養等過程。按照本發明，所述微藻發酵液優選為裂壺藻發酵液、破囊壺菌發酵液、吾肯氏壺藻發酵液或隱甲藻發酵液。將所述微藻發酵液進行固液分離，將得到的固體物干燥，得到干燥菌體。本發明對所述固液分離的方法沒有特殊限制，可以先將微藻發酵液絮凝處理，然后靜置、加入乙醇再離心處理實現固液分離，也可以將微藻發酵液絮凝處理后直接過濾實現固液分離。固液分離得到固體物后，將所述固體物按照本領域技術人員熟知的方法進行干燥，得到干燥菌體。得到干燥菌體后，以超臨界二氧化碳為萃取劑對所述干燥菌體進行萃取。當二氧化碳的溫度T和壓力P均高于它的臨界溫度Tc (31. rc )和臨界壓力Pc (7. 39MPa)時，稱為超臨界二氧化碳。超臨界二氧化碳兼具氣體性質和液體性質，具有較強的溶解能力，用作萃取劑時能夠提高產品純度，增加產率。本發明以二氧化碳氣體為原料，首先將二氧化碳氣體冷凝為液體，然后通過控制溫度和壓力使二氧化碳處于超臨界狀態后，對所述干燥菌體進行萃取。按照本發明，進行萃取時的溫度優選為35°C 60°C，更優選為40°C 55°C，最優選為45°C 50°C，進行萃取時的壓力優選為15MPa 20MPa，更優選為17MPa 19MPa。為了提高萃取效率，本發明優選以乙醇為助萃取劑對所述干燥菌體進行萃取。按照本發明，所述乙醇與所述干燥菌體的質量比優選為2 5 100，更優選為3 4 100。 所述乙醇優選為無水乙醇或質量濃度為95%以上的乙醇水溶液。在萃取過程中，乙醇能夠加速干燥菌體中的DHA藻油在超臨界二氧化碳中的溶解，從而提高萃取效率。另外，由于乙醇作為助萃取劑，用量較少，不易產生殘留，從而不會造成得到的DHA藻油的污染。在萃取過程中，干燥菌體中的DHA藻油溶解于超臨界二氧化碳中，與細胞碎片等分離，得到二氧化碳流體。得到二氧化碳流體后，對其進行減壓分離即可得到DHA藻油。
所述減壓分離過程優選包括以下步驟對所述二氧化碳流體進行第一級減壓分離，得到DHA藻油；對所述經過第一級減壓分離的二氧化碳流體進行第二級減壓分離，得到DHA藻油。首先對所述二氧化碳流體進行第一級減壓分離，得到DHA藻油。所述第一級減壓分離的壓力優選為9ΜΙ^ 12MPa，更優選為IOMI3a IlMPa ；所述第一級減壓分離的溫度優選為:35°C 50°C，更優選為40°C 45°C。經過第一級減壓分離后的二氧化碳流體中仍含有部分DHA藻油，對其進行第二級減壓分離，得到DHA藻油。所述第二級減壓分離的壓力優選為5MPa 8MPa，更優選為 6MPa 7MPa ；所述第二級減壓分離的溫度優選為30°C 40°C，更優選為33°C 38°C。經過兩級減壓分離后，DHA藻油大部分得到分離。為了使得到的DHA藻油具有更好的顏色和口感，本發明優選采用本領域技術人員熟知的方法對所述DHA藻油進行脫色、 脫臭處理。以下結合附圖對本發明提供的生物發酵DHA藻油的提取方法進行說明。參見圖1，圖1為本發明提供的生物發酵DHA藻油的提取工藝流程圖，其中，1為儲氣罐，2為冷凝器，3為高壓泵，4為預熱器，5為萃取罐，6為第一分離罐，7為第二分離罐，8 為排料閥。首先將干燥菌體置于萃取罐5中，將萃取罐5封閉；開啟儲氣罐1，二氧化碳經過冷凝器2轉化為液體，經由高壓泵3加壓和預熱器4 加熱后成為超臨界二氧化碳，進入萃取罐5中對其中的干燥菌體進行萃取；萃取完畢后，溶解有DHA藻油的二氧化碳流體進入第一分離罐6，通過降壓使二氧化碳和DHA藻油分離，DHA藻油由第一分離罐6上的排料閥8排出；經過第一分離罐6的二氧化碳流體進入第二分離罐7，再次降壓后使二氧化碳和 DHA藻油分離，DHA藻油由第二分離罐7上的排料閥8排出，二氧化碳則可回收至冷凝器2 重復使用。萃取完畢后，萃取罐5中的殘渣的主要成分為細胞碎片，富含蛋白質、氨基酸和多糖，且在萃取及分離過程中未發生質變，可加工成飼料獲得應用。得到DHA藻油后，對所述DHA藻油進行檢測，其DHA含量大于40%。本發明以超臨界二氧化碳為萃取劑萃取DHA藻油，萃取效率高，得到的DHA藻油純度高、產率高、質量穩定。同時，本發明提供的方法無需進行絮凝、生物酶破壁等操作，將微藻發酵液固液分離、干燥后即可直接進行萃取，萃取完畢后直接進行減壓分離即可得到DHA 藻油，無需復雜的后處理工藝，流程簡單、工藝路線短、能耗低。另外，本發明未使用有機溶劑進行萃取，得到的DHA產品不會受到有機溶劑的污染。為了進一步說明本發明，以下結合實施例對本發明提供的生物發酵DHA藻油的提取方法進行詳細描述。實施例1將裂壺藻發酵液進行固液分離得到的固體物干燥，得到干燥菌體；向萃取罐中加入IOOg所述干燥菌體，向所述干燥菌體上噴灑5g無水乙醇后封閉萃取罐；打開儲氣罐，保持二氧化碳的流量為4. 8L/h，二氧化碳經冷凝器、高壓泵和預熱器后進入所述萃取罐，在20MPa、50°C的條件下進行萃取，萃取后的二氧化碳流體進入第一分離器，在10MPa、45°C的條件下進行第一級分離，得到第一份藻油；經過第一級分離后的二氧化碳流體繼續進入第二分離器，在6MPa、40°C的條件下進行第二級分離，得到第二份藻油。動態萃取池后，從第一分離罐和第二分離罐共得到34. 09gDHA藻油，萃取率為 34. 09%,占含油率的85. 23% ；所述DHA藻油中DHA的含量為41. 20%。實施例2將裂壺藻發酵液進行固液分離得到的固體物干燥，得到干燥菌體；向萃取罐中加入IOOg所述干燥菌體，向所述干燥菌體上噴灑4g無水乙醇后封閉萃取罐；打開儲氣罐，保持二氧化碳的流量為4. 8L/h，二氧化碳經冷凝器、高壓泵和預熱器后進入所述萃取罐，在20MPa、50°C的條件下進行萃取，萃取后的二氧化碳流體進入第一分離器，在9MPa、50°C的條件下進行第一級分離，得到第一份藻油；經過第一級分離后的二氧化碳流體繼續進入第二分離器，在5MPa、30°C的條件下進行第二級分離，得到第二份藻油。動態萃取池后，從第一分離罐和第二分離罐共得到33. 63gDHA藻油，萃取率為 33. 63%,占含油率的84. 08% ；所述DHA藻油中DHA的含量為40. 80%。實施例3將裂壺藻發酵液進行固液分離得到的固體物干燥，得到干燥菌體；向萃取罐中加入IOOg所述干燥菌體，向所述干燥菌體上噴灑4g無水乙醇后封閉萃取罐；打開儲氣罐，保持二氧化碳的流量為4. 8L/h，二氧化碳經冷凝器、高壓泵和預熱器后進入所述萃取罐，在18MPa、45°C的條件下進行萃取，萃取后的二氧化碳流體進入第一分離器，在12MPa、45°C的條件下進行第一級分離，得到第一份藻油；經過第一級分離后的二氧化碳流體繼續進入第二分離器，在5MPa、30°C的條件下進行第二級分離，得到第二份藻油。動態萃取池后，從第一分離罐和第二分離罐共得到33. 14gDHA藻油，萃取率為 33. 14%，占含油率的82. 85% ；所述DHA藻油中DHA的含量為40. 52%。實施例4將裂壺藻發酵液進行固液分離得到的固體物干燥，得到干燥菌體；向萃取罐中加入IOOg所述干燥菌體，向所述干燥菌體上噴灑3g無水乙醇后封閉萃取罐；打開儲氣罐，保持二氧化碳的流量為4. 8L/h，二氧化碳經冷凝器、高壓泵和預熱器后進入所述萃取罐，在20MPa、35°C的條件下進行萃取，萃取后的二氧化碳流體進入第一分離器，在12MPa、35°C的條件下進行第一級分離，得到第一份藻油；經過第一級分離后的二氧化碳流體繼續進入第二分離器，在8MPa、30°C的條件下進行第二級分離，得到第二份藻油。動態萃取池后，從第一分離罐和第二分離罐共得到32. 28gDHA藻油，萃取率為 32. 28%,占含油率的80. 70% ；所述DHA藻油中DHA的含量為40. 05%。實施例5將裂壺藻發酵液進行固液分離得到的固體物干燥，得到干燥菌體；向萃取罐中加入IOOg所述干燥菌體，封閉萃取罐；打開儲氣罐，保持二氧化碳的流量為4. 8L/h，二氧化碳經冷凝器、高壓泵和預熱器后進入所述萃取罐，在15MPa、60°C的
7條件下進行萃取，萃取后的二氧化碳流體進入第一分離器，在10MPa、50°C的條件下進行第一級分離，得到第一份藻油；經過第一級分離后的二氧化碳流體繼續進入第二分離器，在 6MPa、40°C的條件下進行第二級分離，得到第二份藻油。動態萃取池后，從第一分離罐和第二分離罐共得到31. 28gDHA藻油，萃取率為 31. 28%,占含油率的78. 20% ；所述DHA藻油中DHA的含量為40. 08%。實施例6將破囊壺菌發酵液進行固液分離得到的固體物干燥，得到干燥菌體；向萃取罐中加入50kg所述干燥菌體，向所述干燥菌體上噴灑Ikg無水乙醇后封閉萃取罐；打開儲氣罐，保持二氧化碳的流量為0. 48m3/h，二氧化碳經冷凝器、高壓泵和預熱器后進入所述萃取罐，在20MPa、50°C的條件下進行萃取，萃取后的二氧化碳流體進入第一分離器，在10MPa、45°C的條件下進行第一級分離，得到第一份藻油；經過第一級分離后的二氧化碳流體繼續進入第二分離器，在5MPa、40°C的條件下進行第二級分離，得到第二份藻油。動態萃取他后，從第一分離罐和第二分離罐共得到16. 97kgDHA藻油，萃取率為 33. 94%,占含油率的84. 85% ；所述DHA藻油中DHA的含量為41. 82%。實施例7將破囊壺菌發酵液進行固液分離得到的固體物干燥，得到干燥菌體；向萃取罐中加入50kg所述干燥菌體，向所述干燥菌體上噴灑Ikg無水乙醇后封閉萃取罐；打開儲氣罐，保持二氧化碳的流量為0. 48m3/h，二氧化碳經冷凝器、高壓泵和預熱器后進入所述萃取罐，在18MPa、50°C的條件下進行萃取，萃取后的二氧化碳流體進入第一分離器，在12MPa、45°C的條件下進行第一級分離，得到第一份藻油；經過第一級分離后的二氧化碳流體繼續進入第二分離器，在5MPa、40°C的條件下進行第二級分離，得到第二份藻油。動態萃取Mi后，從第一分離罐和第二分離罐共得到16.7migDHA藻油，萃取率為 33. 56%,占含油率的83. 90% ；所述DHA藻油中DHA的含量為41. 30%。實施例8將破囊壺菌發酵液進行固液分離得到的固體物干燥，得到干燥菌體；向萃取罐中加入50kg所述干燥菌體，向所述干燥菌體上噴灑1. 5kg無水乙醇后封閉萃取罐；打開儲氣罐，保持二氧化碳的流量為0. 48m3/h，二氧化碳經冷凝器、高壓泵和預熱器后進入所述萃取罐，在15MPa、60°C的條件下進行萃取，萃取后的二氧化碳流體進入第一分離器，在10MPa、5(TC的條件下進行第一級分離，得到第一份藻油；經過第一級分離后的二氧化碳流體繼續進入第二分離器，在5MPa、40°C的條件下進行第二級分離，得到第二份藻油。動態萃取他后，從第一分離罐和第二分離罐共得到16. 65kgDHA藻油，萃取率為 33. 30%,占含油率的83. 25% ；所述DHA藻油中DHA的含量為40. 72%。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種生物發酵DHA藻油的提取方法，包括以下步驟a)將微藻發酵液固液分離后得到的固體物干燥，得到干燥菌體；b)以超臨界二氧化碳為萃取劑對所述干燥菌體進行萃取，得到二氧化碳流體；c)對所述二氧化碳流體進行減壓分離，得到DHA藻油。
2.根據權利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述步驟b)中，所述萃取的溫度為 35°C 60°C，所述萃取的壓力為15MPa 20MPa。
3.根據權利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述步驟b)中，以乙醇為助萃取劑對所述干燥菌體進行萃取。
4.根據權利要求3所述的提取方法，其特征在于，所述乙醇與所述干燥菌體的質量比為 2 5 100。
5.根據權利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述步驟c)包括cl)對所述二氧化碳流體進行第一級減壓分離，得到DHA藻油；c2)對所述經過第一級減壓分離的二氧化碳流體進行第二級減壓分離，得到DHA藻油。
6.根據權利要求5所述的提取方法，其特征在于，所述第一級減壓分離的壓力為 9MPa 12MPa，所述第一級減壓分離的溫度為35°C 50°C。
7.根據權利要求5所述的提取方法，其特征在于，所述第二級減壓分離的壓力為 5MPa 8MPa。
8.根據權利要求5所述的提取方法，其特征在于，所述第二級減壓分離的溫度為 30°C 40V。
9.根據權利要求1 8任意一項所述的提取方法，其特征在于，所述微藻發酵液為裂壺藻發酵液、破囊壺菌發酵液、吾肯氏壺藻發酵液或隱甲藻發酵液。
10.根據權利要求1 8任意一項所述的提取方法，其特征在于，還包括d)對所述DHA藻油進行脫色、脫臭處理。
全文摘要
本發明提供了一種生物發酵DHA藻油的提取方法，包括以下步驟a)將微藻發酵液固液分離后得到的固體物干燥，得到干燥菌體；b)以超臨界二氧化碳為萃取劑對所述干燥菌體進行萃取，得到二氧化碳流體；c)對所述二氧化碳流體進行減壓分離，得到DHA藻油。本發明以超臨界二氧化碳為萃取劑萃取DHA藻油，萃取效率高，得到的DHA藻油純度高、產率高、質量穩定。實驗表明，采用本發明提供的方法得到的DHA藻油中，DHA的含量大于40％。同時，本發明提供的方法無需進行絮凝、生物酶破壁等操作，將微藻發酵液固液分離、干燥后即可直接進行萃取，萃取完畢后直接進行減壓分離即可得到DHA藻油，無需復雜的后處理工藝。
文檔編號C11B1/02GK102181320SQ201110077030
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月29日 優先權日2011年3月29日
發明者劉衛斌, 朱海 申請人:青島佰福得科技有限公司