一种微藻油脂的纯化方法

一种微藻油脂的纯化方法

技术领域

本发明涉及生物化工技术领域，具体而言，涉及一种微藻油脂的纯化方法。

背景技术

微藻中含有丰富的油脂，分离纯化之后可以被用于制备生物柴油、EPA/DHA藻油、功能性保健品等丰富的终端产品。关于微藻中油脂的分离提取技术目前已较为成熟，然而，用于终端产品的微藻油脂大多纯度不高，尤其是采用乙醇作为溶剂提取的用于食品、保健品等行业的微藻油脂，由于乙醇选择性不高，提取物中经常含有单糖、无机盐等小分子水溶性物质，从而影响微藻油脂的纯度和营养物质含量。

现有的关于微藻油脂的分离提取和纯化工艺经常会涉及到正己烷、石油醚、氯仿等大量的有机溶剂，不仅难以大规模生产应用，并且限制了其在食品、保健品等行业的应用。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种微藻油脂的纯化方法，旨在解决现有技术中微藻油脂的提取纯度较低的问题。

本发明提出了一种微藻油脂的纯化方法，包括以下步骤：

步骤1，称取一定量的微藻干粉，向其中加入无水乙醇，在第一预设温度下水浴下提取一段时间，降至室温，得到第一混合物；

步骤2，对所述第一混合物进行离心分离，收集第一上清液，向分离的固体中加入适量无水乙醇，在第二预设温度下水浴提取一段时间，降至室温，得到第二混合物；

步骤3，对所述第二混合物进行离心分离，收集第二上清液，将所述第二上清液与所述第一上清液合并，旋转蒸发后，得到的膏状物即为粗油；

步骤4，向上述粗油中加入水，将油脂和水高速混合一段时间，使油水充分混匀；

步骤5，待所述步骤4中的油水充分混匀后，向其中加入助凝剂，搅拌至溶解，进行离心分离、收集沉淀，向所述沉淀中加入无水乙醇并进行旋转蒸发，蒸发掉水分后即可得到纯化的油脂。

进一步地，上述纯化方法中，所述微藻为小球藻、丝藻或螺旋藻。

进一步地，上述纯化方法中，所述第一预设温度为60-80℃。

进一步地，上述纯化方法中，所述第二预设温度为60-80℃。

进一步地，上述纯化方法中，所述步骤2中，加入的无水乙醇的体积与所述分离的固体的体积比为15-25:1。

进一步地，上述纯化方法中，所述步骤4中，加入的水与所述粗油的质量比为10-20：1。

进一步地，上述纯化方法中，所述助凝剂在所述油水混合物中的质量分数为0.5-2％。

进一步地，上述纯化方法中，所述助凝剂选自氯化钠、氯化钾、氯化钙、乙酸钠、乙酸钾、硫酸钠和硫酸钾中的至少一种。

进一步地，上述纯化方法中，所述步骤5中，分多次向所述沉淀中加入无水乙醇，每次加入无水乙醇的体积与剩余的沉淀的体积比为10-25:1。

进一步地，上述纯化方法中，所述步骤2中的离心分离的转速为3000-5000rpm；所述步骤3中的离心分离的转速为3000-5000rpm；所述步骤5中的离心分离的转速为3000-5000rpm。

本发明提供的微藻油脂的纯化方法，降低了微藻油脂提取物中水溶性单糖、无机盐等小分子杂质的含量，提高了微藻油脂提取物中油脂的纯度；工艺路线简单、流程短、设备投入小、生产成本低、能够快速实现工业化生产。

具体实施方式

以下所述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修饰，这些改进和修饰也视为本发明的保护范围。

本发明实施例提供的微藻油脂的纯化方法，包括以下步骤：

步骤1，称取一定量的微藻干粉，向其中加入无水乙醇，在第一预设温度下水浴下提取一段时间，降至室温，得到第一混合物。

具体而言，微藻为小球藻、丝藻或螺旋藻；优选为小球藻。第一预设温度为60-80℃；例如第一预设温度可以为70℃、80℃。

该步骤中，微藻干粉与无水乙醇的料液比为1：(15-25)，优选为1:20。

水浴提取的时间以根据实际情况确定，例如可以为1-3小时，优选为2小时。

步骤2，对所述第一混合物进行离心分离，收集第一上清液，向分离的固体中加入适量无水乙醇，在第二预设温度下水浴提取一段时间，降至室温，得到第二混合物。

具体而言，第二预设温度为60-80℃；例如第二预设温度可以为70℃、80℃。该步骤中，加入的无水乙醇的体积与分离的固体的体积比为15-25:1，优选为20:1。

该步骤中，水浴提取的时间以根据实际情况确定，例如可以为1-3小时，优选为2小时。

该步骤中，对第一混合物进行离心分离的转速为3000-5000rpm，优选为4000rpm；离心分离的时间可以根据实际情况确定，例如可以为3-10min，优选为5min。

步骤3，对所述第二混合物进行离心分离，收集第二上清液，将所述第二上清液与所述第一上清液合并，旋转蒸发后，得到的膏状物即为粗油。

具体而言，对第二混合物进行离心分离的转速为3000-5000rpm，优选为4000rpm；离心分离的时间可以根据实际情况确定，例如可以为3-10min，优选为5min。

步骤4，向上述粗油中加入水，将油脂和水高速混合一段时间，使油水充分混匀。

具体而言，加入的水与粗油的质量比为10-20：1，并经过高速混合，使得粗油中的小分子水溶性杂质充分溶解在水中，同时，使得油脂在水中分散成微小颗粒。

该步骤中，可以采用高速搅拌器或者剪切均质机实现油水的高速混合。采用剪切均质机的转速可以为5000-10000rpm，例如可以为5000rpm、7000rpm、10000rpm。

步骤5，待所述步骤4中的油水充分混匀后，向其中加入助凝剂，搅拌至溶解，进行离心分离、收集沉淀，向所述沉淀中加入无水乙醇并进行旋转蒸发，蒸发掉水分后即可得到纯化的油脂。

具体而言，助凝剂选自氯化钠、氯化钾、氯化钙、乙酸钠、乙酸钾、硫酸钠和硫酸钾中的至少一种。

该步骤中，助凝剂在油水混合物中的质量分数为0.5-2％，例如可以为0.5％、1％、2％。

该步骤中，加入助凝剂，使得乳化的油脂聚集成团而发生沉淀。该步骤中，离心分离的转速为3000-5000rpm，优选为4000rpm；离心分离的时间可以根据实际情况确定，例如可以为3-10min，优选为5min。

该步骤中，可以分多次向所述沉淀中加入无水乙醇，每次加入无水乙醇的体积与剩余的沉淀的体积比为10-25:1，由于沉淀中主要成分是油脂，但是含有一定量的水，多次加入乙醇，以在蒸发时更充分的去除油脂中的水。

本发明提供的微藻油脂的纯化方法，通过向提取的粗油中加入适量的水进行高速混合，使得油脂充分分散于水中，而小分子的杂质则会溶解于水中，再通过助凝剂将分散在水中的油脂凝聚并沉淀，接着使用无水乙醇复溶沉淀出的油脂，最后经蒸发除去溶剂，即可得到纯度较高的油脂，工艺路线简单，流程短，设备投入小，生产成本低，能够快速实现工业化生产。

下面以几个具体实施例详细描述本发明。

实施例1

称取100g小球藻干粉，按料液比1:20加入无水乙醇，70℃水浴下提取2小时，降至室温；

以4000rpm的转速离心5min，收集上清液，剩余固体中加入20倍体积的无水乙醇，80℃水浴下提取2小时，降至室温；

以4000rpm的转速离心5min，收集上清液，与上述步骤中得到的上清液合并，旋转蒸发，去除乙醇，剩余膏状物为粗藻油，得粗藻油28.56g；

向上述粗藻油中按质量比1:10加入去离子水，用剪切均质机以5000rpm的转速均质30min，使油水充分混匀。

加入质量分数为2.0％氯化钠，搅拌溶解后，以4000rpm的转速离心5min，收集沉淀，分三次加入无水乙醇，每次加入无水乙醇的体积与剩余的沉淀的体积比为10：1，每次加入乙醇后旋转蒸发蒸干乙醇，分三次完全蒸干后，得到纯化后的油脂22.42g。

本实施例采用气相谱法检测脂肪酸含量，具体检测方法如下：

油脂前处理：称取藻油0.05g，然后加入10mL的5％硫酸甲醇溶液(硫酸：甲醇＝5:95，体积比)，于100℃水浴2h。取出水解管并冷却，加入5mL正己烷混合，将油脂萃取至正己烷相，再加入适量去离子水分层，收集上层正己烷相，将上层有机相过0.22μm有机膜后装入进样瓶中，放入GC进样盘上，等待检测；

检测器：安捷伦7890B，FID检测器；谱柱：安捷伦19091J-413HP-530m*0.32mm*0.25μm。进样体积：1μL，进样口温度：250℃，不分流；

程序升温：60℃(0min)-270℃(31.25min)@8℃/min，保持5min，270℃(31.25min)-280℃(38.25min)@2℃/min，保持2min。检测器温度280℃，空气流量400mL/min，氢气燃气流量30mL/min，尾吹气流量31.5mL/min。

检测得到粗油脂和纯化油脂中各组成成分的含量，对照如下：

表1纯化前后油脂中各组成成分的含量对照

样品 总脂肪酸 总糖 无机盐(灰分) 粗油脂 38％ 13％ 11％ 纯化油脂 50％ 2％ 1.5％

经过表1可以计算得到实施例1中杂质含量的降低量/初始杂质含量＝13％+11％-2％-1.5％/13％+11％＝85.4％。实施例2

称取100g小球藻干粉，按料液比1:20加入无水乙醇，70℃水浴下提取2小时，降至室温；

以4000rpm的转速离心5min，收集上清液，向剩余固体中加入20倍体积的无水乙醇，80℃水浴下提取2小时，降至室温；

以4000rpm的转速离心5min，收集上清液，与上述步骤中的上清液合并，旋转蒸发，去除乙醇，剩余膏状物为粗藻油，得粗藻油27.83g；

向上述粗藻油中按质量比1:15加入去离子水，用剪切均质机以7000rpm的转速均质40min，使油水充分混匀。

加入质量分数为2.0％的硫酸钾，搅拌溶解后，以4000rpm的转速离心5min，收集沉淀，分三次加入无水乙醇，每次加入无水乙醇的体积与剩余的沉淀的体积比为10：1，每次加入乙醇后旋转蒸发蒸干乙醇，分三次完全蒸干后，得到纯化后的油脂21.54g。

采用如同实施例1的检测方法检测粗油脂和纯化油脂中各组成成分的含量，对照如下：

表2纯化前后油脂中各组成成分的含量对照

样品 总脂肪酸 总糖 无机盐(灰分) 粗油脂 36％ 11％ 12％ 纯化油脂 52％ 2％ 1.7％

经过表2可以计算得到实施例2中杂质含量的降低量/初始杂质含量＝11％+12％-2％-1.7％/11％+12％＝83.9％。

实施例3

称取100g小球藻干粉，按料液比1:20加入无水乙醇，70℃水浴下提取2小时，降至室温；

以4000rpm的转速离心5min，收集上清液，向剩余固体中加入20倍体积的无水乙醇，80℃水浴下提取2小时，降至室温；

以4000rpm的转速离心5min，收集上清液，与上述步骤中的上清液合并，旋转蒸发，去除乙醇，剩余膏状物为粗藻油，得粗藻油29.83g；

向上述粗藻油中按质量比1:20加入去离子水，用剪切均质机以10000rpm的转速均质60min，使油水充分混匀。

加入质量分数为1.0％的硝酸钙，搅拌溶解后，以4000rpm的转速离心5min，收集沉淀，分三次加入无水乙醇，每次加入无水乙醇的体积与剩余的沉淀的体积比为10：1，每次加入乙醇后旋转蒸发蒸干乙醇，分三次完全蒸干后，得到纯化后的油脂20.78g。

采用如同实施例1的检测方法检测粗油脂和纯化油脂中各组成成分的含量，对照如下：

表3纯化前后油脂中各组成成分的含量对照

样品 总脂肪酸 总糖 无机盐(灰分) 粗油脂 38％ 12％ 11％ 纯化油脂 54％ 1.6％ 0.8％

经过表3可以计算得到实施例3中杂质含量的降低量/初始杂质含量＝12％+11％-1.6％-0.8％/11％+12％＝89.6％。

由以上实施例可以看出：采用本发明实施例中的纯化方法提取的油脂中的杂质含量大大降低，杂质含量的降低量高达初始杂质含量的85％(上述实施例1-3中杂质含量的降低量与初始杂质含量的比值的算术平均值)以上。

综上，本发明提供的微藻油脂的纯化方法，降低了微藻油脂提取物中水溶性单糖、无机盐等小分子杂质的含量，提高了微藻油脂提取物中油脂的纯度；工艺路线简单、流程短、设备投入小、生产成本低、能够快速实现工业化生产。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。