專利名稱：微波輔助綠色溶劑微藻濕法提油方法
技術領域：
本發(fā)明涉及植物成分分離領域，尤其涉及一種微波輔助的微藻濕法提油方法。
背景技術：
微波萃取是利用微波能來提高萃取率的一種最新發(fā)展起來的新技術。它的原理是在微波場中，吸收微波能力的差異使得基體物質的某些區(qū)域或萃取體系中的某些組分被選擇性加熱，從而使得被萃取物質從基體或體系中分離，進入到介電常數(shù)較小、微波吸收能力相對差的萃取劑中；微波萃取以下優(yōu)點1、傳統(tǒng)熱萃取是以熱傳導、熱輻射等方式由外向里進行，而微波輔助提取是里外同時加熱。沒有高溫熱源，消除了熱梯度，從而使提取質量大大提高，有效地保護食品、藥品以及其他化工物料中的功能成分； 2、由于微波可以穿透式加熱，提取的時間大大節(jié)省。根據(jù)大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)統(tǒng)計，常規(guī)的多功能萃取罐8小時完成的工作，用同樣大小的微波動態(tài)提取設備只需幾十分鐘便可完成;3、微波能有超常的提取能力，同樣的原料用常規(guī)溶劑方法兩、三次提油率和微波場下可一次提油相當。大大簡化工藝流程；4、微波提取沒有熱慣性，易控制，所有參數(shù)均可數(shù)據(jù)化，和制藥現(xiàn)代化接軌；5、微波提取物純度高，可水提、醇提、脂提。適用廣泛；7、提取溫度低，不易糊化，分離容易，后處理方便。節(jié)省能源；8、溶劑用量少(可較常規(guī)方法少50 % 90 % );9、微波設備是用電設備，不需配備鍋爐，無污染、安全、屬于綠色工程；10、生產線組成簡單，節(jié)省投資；目前已經開發(fā)出來的微波提取設備完全適應于我國各類大、中、小企業(yè)的食品和制藥工程。用微波輔助植物成分的分離和提取的技術已經有二十多年的歷史。1991年，美國專利(US5002784 (1991)工藝為含水量介于40-90%的植物組織粉碎，與吸收微波能力較弱的有機溶劑(如苯、石油醚等)混合后，置于頻率為2000-30000MHZ，功率為200-1000W的微波加熱器中提取10-100秒，最后進行固液分離，再回收溶劑。CN97123380. 2用微波破碎細胞及其胞內產物的分離，將含水量彡30%的微生物菌體及其植物組織置于頻率為800-30000MHZ，電場強度為l*10，l*106V/m的微波場處理10-200秒。然后選擇對目標產物溶解最好的溶劑，常溫下攪拌提取5-15分鐘，可得到目標產物。劉四光等人(海洋微藻多糖微波提取法研究，海洋通報，2007年第4期)研究了利用自養(yǎng)小球藻粉微波法提取胞內粗多糖，在70° C，提取時間30min、pH為7和功率為600W條件下粗多糖的廣率最聞。符嫦娥等在綠藻中花生四烯酸的微波輔助萃取及提純(華東理工大學學報(自然科學版)，2006年04期)研究發(fā)現(xiàn)利用混合萃取劑V (乙醇溶液(W=0. 35))V (正己烷)=1:2作溶劑，微波輻射時間為80s、微波功率為750W、溶劑用量為200mL時，綠藻粉中AA的提取率最聞達到88. 1%。CA2611533公開了利用微波實現(xiàn)植物油脂的萃取，利用兩種方法來實現(xiàn)，I是自身可吸收微波的物料，微波穿過自身不吸收微波的非極性溶劑實現(xiàn)細胞破壁，待萃取油脂流出進入溶劑體系；2是利用可吸收微波的溶劑使體系升溫，細胞內外產生壓差實現(xiàn)細胞破壁，該專利中利用在物料中添加水分和無機鹽溶液，實現(xiàn)對油脂的萃取。Sundar Balasubramanian 等人(Oil extraction from Scenedesmus obliquususinga continuous microwave system—design,optimization,and qualitycharacterization. Bioresour Techno1. 201 IFeb; 102 (3) : 3396-403.)提出利用半連續(xù)微波系統(tǒng)提取微藻，基本過程是，含水量84. 8%的濕藻泥，加入等體積水，泵入微波系統(tǒng)中，而后在70-100° C條件下處理微藻液，保持不同時間實現(xiàn)細胞破壁。放料加入等體積的正己
烷，攪拌萃取5min，靜置冷卻至室溫，濾布過濾獲得混合油相，脫除溶劑獲得藻油，油脂萃取率最高為77%。但是對于微藻物料而言，濕藻物料中的含水高達70%以上，且多數(shù)的藻培養(yǎng)過程均需要添加無機鹽作為培養(yǎng)基；微藻的細胞微小，一般介于3-15um之間，且細胞壁結構復雜，為適應野生環(huán)境，微藻的細胞壁厚基本能占整個細胞體積的30%，上文中所述的微藻油脂提取方法大多存在僅利用微波一種方法來實現(xiàn)微藻細胞破壁，破壁效率低，微藻細胞需要干燥脫水；破壁和提油過程分步進行，過程復雜，提取用溶劑對人和環(huán)境有害，設備造價高、提取后溶劑和油的分離成本高等問題。因此，本領域中需要將微波法-溶劑法相結合，通過微波的造成的熱破壞性和溶劑的滲透性共同作用來快速高效提取油脂，開發(fā)成本低，操作簡便，環(huán)境友好的微藻濕法提油提取技術。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提出一種新型的微藻濕法提油的方法，解決目前微藻油脂提取需要干燥脫水；破壁和提油過程分步進行，過程復雜，提取用溶劑對人和環(huán)境有害，設備造價高、提取后溶劑和油的分離成本高等問題。為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案一種微藻濕法提油的方法，其特征在于，所述方法包括在微藻泥中加入具有溶油能力的微毒性或低毒性的有機溶劑并進行微波加熱萃取。具體的，本發(fā)明的微藻濕法提油的方法可以包括a.在微藻泥中加入所述具有溶油能力的微毒性或低毒性的有機溶劑，震蕩混勻；b.微波加熱萃取，之后冷卻至5°C -20°C，優(yōu)選地10°C -15°C，更優(yōu)選地13°C ；c.采用靜置分層、離心分層或過濾法收集上層液，優(yōu)選靜置分層；d.將上層液并進行溶劑脫除，獲得毛油。本發(fā)明的微藻濕法提油的方法還可以包括在步驟c之后進行步驟c ’ 將分層獲得的下層物質作為原料加入新的所述具有溶油能力的微毒性或低毒性的有機溶劑進行微波加熱萃取，優(yōu)選地，重復步驟c’兩次或更多次。在本發(fā)明的微藻濕法提油的方法中，所述具有溶油能力的微毒性或低毒性的有機溶劑為異丙醇、乙酸乙酯、乙醇、正己烷、環(huán)己烷、異己烷及其混合物。。在本發(fā)明的微藻濕法提油的方法中，所述溶劑的加入量可以為微藻泥的O. 5-5倍體積，優(yōu)選地1-4倍體積，更優(yōu)選地2-3倍體積。在本發(fā)明的微藻濕法提油的方法中，所述微波加熱萃取的條件可以為微波頻率890MHZ-30000MHZ,優(yōu)選地 2000MHZ-6000MHZ ;微波功率為 200-3000W，優(yōu)選地 500-1600W，更優(yōu)選地700-1200W ;優(yōu)選地100s-200s，更優(yōu)選地250s ;微波間隔時間20s/10s ;溫度為70-150°C，優(yōu)選地 80-11 (TC，更優(yōu)選地 90°C。在本發(fā)明的微藻濕法提油的方法中，可先對所述微藻泥進行酸預處理，優(yōu)選地用藻干重O. 3%-5%，更優(yōu)選地1%_4%，最優(yōu)選地2%-3%的酸進行預處理。在本發(fā)明的微藻濕法提油的方法中，所述微藻泥的含水量在60%以上，優(yōu)選地為70%以上。
在本發(fā)明的微藻濕法提油的方法中，所述溶劑脫除可以采用真空蒸發(fā)溶劑法進行溶劑脫除。在本發(fā)明的微藻濕法提油的方法中，所述微藻可以為自養(yǎng)藻或異氧藻，其中自養(yǎng)藻優(yōu)選為微綠球藻、菱形藻、柵藻、布朗葡萄藻等，異氧藻優(yōu)選為裂壺藻、隱甲藻。在本文中，所述“具有溶油能力的微毒性或低毒性的有機溶劑”是指有機溶劑的理化性質中可溶解油脂及毒性低或者微毒性的溶劑，如異丙醇、乙酸乙酯、乙醇、正己烷、環(huán)己烷、異己烷及其混合物在本文中，術語“自養(yǎng)藻”是指利用太陽光為光源和外加有機碳源進行培養(yǎng)得到的微藻。這里自養(yǎng)藻指的是光自養(yǎng)體系的微綠球藻、菱形藻、柵藻、金藻、紅球藻、杜氏藻、細柱藻、布朗葡萄藻、褐指藻、角毛藻、小球藻中的一種或多種。在本文中，術語“異養(yǎng)藻”是指異養(yǎng)化培養(yǎng)得到的微藻，其中“異養(yǎng)化培養(yǎng)”是指在培養(yǎng)設備中讓微藻利用添加在培養(yǎng)基中的有機碳源和(或)有機氮源而不依賴于光照進行生長增殖的過程，以達到較高的細胞密度和較大的生物量。這里的異養(yǎng)藻指的是異養(yǎng)化培養(yǎng)的裂壺藻、隱甲藻、小球藻等一種或多種。本發(fā)明的有益效果1.本發(fā)明的方法采用微波輔助提油，微藻破壁提油同時進行，過程簡單，易操作，可一步法快速提取濕微藻油脂，便于實現(xiàn)工業(yè)化；2.適用于自養(yǎng)、異養(yǎng)養(yǎng)殖所生產藻的油脂提取，均能達到較高的提油率，不受養(yǎng)殖方式限制；3.獲得的油品質較好，有利于微藻高附加值活性成分的保持；4.采用具有溶油能力的微毒性或低毒性的有機溶劑如異丙醇、乙酸乙酯、乙醇、正己烷、環(huán)己烷、異己烷及其混合物進行提取，對環(huán)境無害，其中異丙醇更是FDA推薦的植物油提取溶劑，可用于微藻高營養(yǎng)油脂的提取和加工。


圖1是本發(fā)明的微藻濕法提油方法的基本流程示意圖。
具體實施方式
實施例1養(yǎng)殖得到的擬微綠球藻藻泥40g (含水量69. 2%)，將藻泥放到藍蓋試劑瓶中，加入140mL異丙醇，旋緊瓶蓋。放入微波爐中，微波2min，功率為250w，溶劑比為12:l(mL/g)，結束冷卻到室溫，收集混合油相并冷卻至5度，保持5h，分相，將上層相異丙醇相轉移，下層油相轉移到旋轉蒸發(fā)瓶中，旋轉蒸發(fā)脫出溶劑獲得藻毛油。將殘留藻泥中加入異丙醇重復微波萃取，并用相同的方法得到藻毛油。最終共得到毛油5. Olg，其中脂肪酸含量為60. 788%，計算油脂提取率為88. 1%。微藻油脂提取率評價方法在本發(fā)明中，采用“提取率”表示從微藻中提取油脂的效率。具體地，提取率通過下列公式計算油脂提取率=(提取出的油脂量/微藻中總油脂量)X 100%其中，所述提取出的油脂量為在步驟d中通過蒸發(fā)從混合油中提取的油脂的量。所述總油脂量為最初存在于微藻中的油脂的量。它們分別通過下列方法測量提取出的油脂量取50mg毛油，加入10%乙酰氯甲醇溶液6. OmL，充氮氣后，旋緊螺旋蓋，80°C下磁力攪拌2h，取出冷卻至室溫。將反應后的樣液轉移至50mL離心管中，分別用3.0mL6%碳酸鈉溶液清洗玻璃管三次，合并碳酸鈉溶液于50mL離心管中，混勻，5000r/min離心5min。取上層清液作為試液，用于氣相色譜儀測定上Agilent7890GC-FID氣相色譜儀測定，微藻中油脂含量以甘油三酯含量計。毛油中油脂含量乘以毛油重量即為提取出的油脂量。色譜條件為SP2560色譜柱；氮氣載氣；進樣口溫度220°C ;分流比30 :1;檢測器溫度260°C ;柱溫箱溫度初始溫度140°C，保持5min，以4°C /min升溫至240°C，保持15min;載氣流速1. OmL/min。微藻中總油脂量的測定方法冷凍干燥后的藻粉50mg，加入10%乙酰氯甲醇溶液6. OmL,充氮氣后，旋緊螺旋蓋，80°C下磁力攪拌2h，取出冷卻至室溫。將反應后的樣液轉移至50mL離心管中，分別用
3.0mL6%碳酸鈉溶液清洗玻璃管三次，合并碳酸鈉溶液于50mL離心管中，混勻，5000r/min離心5min。取上層清液作為試液，用于氣相色譜儀測定上Agilent7890GC-FID氣相色譜儀測定，微藻中油脂含量以甘油三酯含量計。微藻中油脂含量乘以微藻重量即為微藻中總油脂含量。色譜條件同上。實施例2養(yǎng)殖得到的擬微綠球藻藻泥36. 64g (含水量69. 2%)，將藻泥放到藍蓋試劑瓶中，加入140mL異丙醇，旋緊瓶蓋。放入微波爐中，微波2min，功率為250w，溶劑比為12:1 (mL/g)，結束冷卻至室溫，將混合油相轉移到旋轉蒸發(fā)瓶中，旋轉蒸發(fā)脫除溶劑。將殘留藻泥中加入異丙醇重復微波萃取3次，并用相同的方法分離得到藻毛油。最終共得到毛油11. 51g，其中脂肪酸含量為15. 988%，計算油脂提取率為86. 3%。實施例3養(yǎng)殖得到的裂壺藻藻泥70g (含水量為82%)，將藻泥放到藍蓋試劑瓶中，加入140ml異丙醇，旋緊瓶蓋，放入微波爐中。設定微波時間為1. 5min,微波功率為450W，溶劑比為8:1 (ml/g),結束冷卻到室溫，收集混合油相并冷卻至8度，保持6h，分相，將上層相即異丙醇相轉移到旋轉蒸發(fā)瓶中，旋轉蒸發(fā)脫出溶劑。將殘留藻泥中加入140mL異丙醇重復微波萃取2次，并用相同的方法分離得到藻毛油。最終共得到毛油7. 23g，其中脂肪酸含量為63. 658%，計算油脂提取率為92%。實施例4養(yǎng)殖得到的裂壺藻藻泥70g (含水為82%)，將藻泥放到藍蓋試劑瓶中，加入IOOmL正己烷，溶劑比為8:1 (ml/g),旋緊瓶蓋，放入微波爐中。設定微波時間為1.5min，微波功率為4501，溶劑比為8:1 (ml/g),結束冷卻至室溫，將上層液轉移到旋轉蒸發(fā)瓶中，旋轉蒸發(fā)脫出溶劑。將殘留藻泥中加入所述溶劑重復微波萃取三次，并用相同的方法分離得到藻毛油。最終共得到毛油O. 7g，其中脂肪酸含量為65. 75%，計算油脂提取率為22%。實施例5養(yǎng)殖得到的裂壺藻藻泥51g (含水為85%)，將藻泥放到藍蓋試劑瓶中，加入IOOmL 乙酸乙酯，溶劑比為13:1 (ml/g),旋緊瓶蓋，放入微波爐中。設定微波時間為2min，微波功率為700W，結束冷卻至室溫，將上層液轉移到旋轉蒸發(fā)瓶中，旋轉蒸發(fā)脫出溶劑。將殘留藻泥中加入所述溶劑重復微波萃取2次，并用相同的方法分離得到藻毛油。最終共得到毛油7. 45g，其中脂肪酸含量為68. 75%，計算油脂提取率為89. 3%實施例6養(yǎng)殖得到的珊藻藻泥70g (含水為80%)，將藻泥放到藍蓋試劑瓶中，加入IOOmL異丙醇，溶劑比為7: l(ml/g)，旋緊瓶蓋，放入微波爐中。設定微波時間為1. 5min，微波功率為900W，結束冷卻至室溫，將上層液轉移到旋轉蒸發(fā)瓶中，旋轉蒸發(fā)脫出溶劑。將殘留藻泥中加入異丙醇重復微波萃取2次，并用相同的方法分離得到藻毛油。最終共得到毛油7. 45g，其中脂肪酸含量為58. 75%，計算油脂提取率為93. 7%。實施例7養(yǎng)殖得到的裂壺藻藻泥藻泥52g (含水為85%)，將藻泥放到藍蓋試劑瓶中，加入60mL正己燒，40ml的乙醇，溶劑比為13:1 (ml/g),旋緊瓶蓋，放入微波爐中。設定微波時間為2min，微波功率為700W，結束冷卻至室溫，將上層液轉移到旋轉蒸發(fā)瓶中，旋轉蒸發(fā)脫出溶劑。將殘留藻泥中加入所述溶劑重復微波萃取3次，并用相同的方法分離得到藻毛油。最終共得到毛油3. 78g，其中脂肪酸含量為69. 92%，計算油脂提取率為66%實施例8 養(yǎng)殖得到的裂壺藻藻泥62g(含水為95%)，將藻泥放到藍蓋試劑瓶中，旋緊瓶蓋，放入微波爐中。設定微波時間為2min，微波功率為700W，結束冷卻至室溫。加入IOOml的正己烷，50度連續(xù)攪拌萃取40min，離心分離，將上層液轉移到旋轉蒸發(fā)瓶中，旋轉蒸發(fā)脫出溶劑。將殘留藻泥中加入正己烷重復微波萃取3次，并用相同的方法分離得到藻毛油。最終共得到毛油3. 56g，其中脂肪酸含量為67. 92%，計算油脂提取率為65%。申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細結構特征以及方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細結構特征以及方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細結構特征以及方法才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明所選用部件的等效替換以及輔助部件的增加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內。
權利要求
1.一種微藻濕法提油的方法，其特征在于，所述方法包括在微藻泥中加入具有溶油能力的微毒性或低毒性的有機溶劑并進行微波加熱萃取。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括a.在微藻泥中加入所述具有溶油能力的微毒性或低毒性的有機溶劑，震蕩混勻；b.微波加熱萃取，之后冷卻至5°C-20°C，優(yōu)選地10°C -15°C，更優(yōu)選地13°C ；c.采用靜置分層、離心分層或過濾法收集上層液，優(yōu)選靜置分層；和d.將上層液并進行溶劑脫除，獲得毛油。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在步驟c之后進行步驟 c’ 將分層獲得的下層物質作為原料加入新的所述中等極性溶劑進行微波加熱萃取，優(yōu)選地，重復步驟C’兩次或更多次。
4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于，所述具有溶油能力的微毒性或低毒性的有機溶劑為異丙醇、乙酸乙酯、乙醇、正己烷、環(huán)己烷、異己烷及其混合物。
5.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，所述中等極性溶劑的加入量為微藻泥的O. 5-5倍體積，優(yōu)選地1-4倍體積，更優(yōu)選地2-3倍體積。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于，所述微波加熱萃取的條件為 微波頻率范圍為890MHZ-30000MHZ，優(yōu)選地2000MHZ-6000MHZ ;微波功率為200-3000W，優(yōu)選地500-1600W，更優(yōu)選地700-1200W ;處理時間10s_300s，優(yōu)選地100s_200s，更優(yōu)選地 250s ;間隔時間為20s/10s ;溫度為70-1501，優(yōu)選地80-1101，更優(yōu)選地901。
7.根據(jù)權利要求1-6中任一項所述的方法，其特征在于，先對所述微藻泥進行酸預處理，優(yōu)選地用藻干重O. 3%-5%，更優(yōu)選地1%_4%，最優(yōu)選地2%-3%的酸進行預處理。
8.根據(jù)權利要求1-7中任一項所述的方法，其特征在于，所述微藻泥的含水量在60%以上，優(yōu)選地為70%以上。
9.根據(jù)權利要求2-8中任一項所述的方法，其特征在于，所述溶劑脫除采用真空蒸發(fā)溶劑法進行。
10.根據(jù)權利要求1-9中任一項所述的方法,其特征在于,所述微藻為自養(yǎng)藻或異氧藻，其中自養(yǎng)藻優(yōu)選地為微綠球藻、菱形藻、、柵藻、金藻、紅球藻、杜氏藻、細柱藻、布朗葡萄藻、褐指藻、角毛藻或小球藻；異養(yǎng)藻優(yōu)選地為異養(yǎng)化培養(yǎng)的裂壺藻、隱甲藻或小球藻。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微藻濕法提油的方法，其包括在微藻泥中加入中等極性溶劑并進行微波加熱萃取。所述方法中微藻破壁提油同時進行，過程簡單，易操作，可一步法快速提取濕微藻油脂，便于實現(xiàn)工業(yè)化；適用于自養(yǎng)、異養(yǎng)養(yǎng)殖所生產藻的油脂提取，均能達到較高的提油率，不受養(yǎng)殖方式限制；得到油的品質較好，有利于微藻高附加值活性成分的保持；采用具有溶油能力的微毒性或低毒性的有機溶劑進行提取，對環(huán)境無害，其中異丙醇更是FDA推薦的植物油提取溶劑，可用于微藻高營養(yǎng)油脂的提取和加工。
文檔編號C11B1/10GK102994220SQ20121050677
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權日2012年11月30日
發(fā)明者楊巧利, 朱振旗, 徐春保, 杜彥山 申請人:新奧科技發(fā)展有限公司