專利名稱：一種萃取分離海洋微藻發酵液提取dha的方法
技術領域：
本發明涉及微生物油脂的提取方法，具體地說，涉及一種萃取分離海洋微藻發酵液提取DHA的方法。
背景技術：
DHA，全名二十二碳六烯酸，俗稱腦黃金，是一種對人體非常重要的多不飽和脂肪酸，屬于Omega-3不飽和脂肪酸家族中的重要成員。DHA是神經系統細胞生長及維持的一種主要元素，是大腦和視網膜的重要構成成分，在人體大腦皮層中含量高達20%，在眼睛視網膜中所占比例最大，約占50%，因此，對胎兒、嬰兒的智力和視力發育至關重要。醫學研究表明，DHA的主要作用可促進胎兒大腦發育、促進視網膜光感細胞的成熟、增進大腦細胞之發育，還可以用于癌癥治療、抑制炎癥、降低血脂、預防心臟血管疾病、改善老年癡呆癥等。 早期DHA產品多以富含DHA和EPA的深海魚油(通常為金槍魚油)為原料制得，以二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)的混合形式存在,我們通常叫做Omega-3或多烯酸乙脂。魚油DHA生產過程簡單，價格便宜，在過去較長一段時間作為主要的DHA來源，廣泛用做嬰幼兒和孕婦食品中的營養添加劑，但是由于近年來漁業資源的逐步耗竭及萎縮，原料來源受氣候及自然環境影響很大。隨著世界范圍內的污染加劇，魚油中所含有的持續性有機污染物(POPs)及其危害逐步引起公眾的重視，例如滴滴涕(DDT)、化學殺蟲劑、多氯聯苯類物質(PCBs)、二惡英(Dioxin)和六氯苯(HCB)等，使得魚油來源的DHA面臨越來越大的困境。與魚油的境遇相反，微藻來源的DHA因為整個生產過程可全程進行嚴格的人工控制，從微藻純種培養到精煉都需嚴格消毒，無菌操作，并可采用國際認可的食品安全生產及控制管理技術，所生產的DHA純度高、無污染，不含魚腥味，質量遠勝魚油DHA。微藻DHA也是美國FDA唯一批準的嬰幼兒食品中的DHA補充劑，一些知名企業如美國亨氏、美國惠氏、福臨門等企業的產品中所添加的DHA都是微藻DHA。因此，微藻DHA取代魚油DHA是勢在必行的趨勢。目前，實際生產中所用的分離微藻DHA的方法主要有低溫分級法、尿素包合法、溶劑法、超臨界氣體萃取法等。其中，低溫分級法需要有大型制冷設備，耗能高，提取效率低；尿素包合法是一種比較簡便有效的分離方法，但在實際生產中應用時，存在溶劑損耗大、排水和因尿素添加物而引起的廢物處理等問題。超臨界氣體萃取法能分離出高純度的DHA，但對碳數相同而雙鍵數不同的脂肪酸的分離效果較差，且設備投資大，技術要求高，耗能亦較大。現有技術中也公開了多種發酵法生產DHA微藻油的工藝。如黃和，任路靜等人在中國發明專利CN101168501A中公開了一種從隱甲藻中提取并精制富含DHA脂肪酸的工藝，先將隱甲藻發酵液絮凝處理再進行固液分離，通過堿破壁后再將細胞機械破碎，然后對破碎的菌體采用有機溶劑萃取，獲得DHA粗油；DHA粗油經過脫膠、堿煉、脫色、脫臭后得到DHA精油。該工藝的不足之處在于，操作過程中對菌體先絮凝然后破壁，由于絮凝劑都是有機或無機的高分子物質，會將發酵液中的菌體聚集聯結形成較大的絮狀團粒，并附著在菌體表層形成一層包覆物，導致后續操作過程中破壁不充分，從而導致油脂的提取率偏低。詹光煌，吳軼等人在中國發明專利CN101585759中公開了一種從雙鞭甲藻發酵液中提取DHA不飽和脂肪酸的方法，主要工藝過程是先將雙鞭甲藻發酵液用鹽酸溶液調節PH值，以無殘留單體聚丙烯酰胺為絮凝劑絮凝，凝板框過濾得到濾餅，濾餅用復合纖維素水解酶加水配成的破壁液破壁，破壁后用離心機實現渣、水相、油相三相分離，重復2-5次后基本無油相，合并油相并水洗后即為含DHA毛油，毛油進入五級連續分子蒸餾，最終得DHA含量40-50%的不飽和脂肪酸。本發明采用轉速8000-12000轉/分鐘的高速離心機進行分離直接得到毛油，而且毛油精制采用五級分子蒸餾，可有效地達到脫色、脫酸、脫臭的作用，但該技術的缺點是制備過程中需要首先進行生物酶破壁，再進行五級分子蒸餾，使得整個提取工藝路線長、流程復雜、能耗高
發明內容
針對現有技術的不足，本發明提供一種萃取分離海洋微藻發酵液提取DHA的方法，該方法可提高DHA的提取率，同時降低生產成本，減少三廢排放量。其技術解決方案是一種萃取分離海洋微藻發酵液提取DHA的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將DHA微藻發酵液脫水干燥，得DHA藻粉；(2)選取低沸點的萃取劑萃取DHA藻粉，得到萃取液；(3)對萃取液進行真空濃縮，脫除溶劑后得到DHA毛油；(4)將DHA毛油進行脫色和蒸汽除臭，然后濃縮得到DHA藻油成品。優選地，步驟(I)中的脫水干燥包括三級脫水一級脫水是向微藻發酵液中加入絮凝劑，使藻液與藻體分離；二級脫水是將一級脫水得到的藻體沉淀進行離心分離，去除絮凝劑和水份，得到泥狀藻體；三級脫水是將泥狀藻體進行冷凍干燥，得到藻粉。優選地，所述絮凝劑為殼聚糖、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺、明礬、硫酸鋁、無水氯化鈣、聚合硫酸鐵的水溶液中的一種或任意幾種的混合物，其加入量為發酵液質量的
I.0-2. 0%。優選地，以質量百分比計，步驟(I)中所述DHA藻粉的含水量彡5%。優選地，步驟(2)所述低沸點的萃取劑為6#有機溶劑、石油醚、乙醚、己烷、丙酮、氯仿、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯中的一種或任意幾種的混合物。優選地，步驟(2)所述萃取劑的加入量占發酵液質量的40% 60%，萃取溫度為45 60°C,萃取次數為2-4次。優選地，步驟(3)所述真空濃縮的真空度彡O. 4Kpa，且溶劑的脫除時間為I 5小時。優選地，在進行步驟(4)之前，可以先對步驟(3)所得到的DHA毛油進行純化向毛油中加入質量百分比濃度分別為50-85%磷酸溶液和30-70%的NaCl溶液，加入量分別為發酵液質量的5% 20%，在50 65°C溫度下攪拌均勻后靜置O. 5 I小時，取上層油液，水洗至中性，然后加入質量百分比濃度為5-10%的NaOH溶液，攪拌40_50min，攪拌速度為30 80r / min，使皂粒絮凝，然后將油升溫到80 100°C，當皂粒明顯沉降時，停止攪拌，靜置沉降，分離皂腳，再用80 100°C的熱水水洗，然后真空干燥。應當指出的是，本發明步驟(4)所述DHA毛油的脫色、蒸汽除臭以及濃縮工藝為本領域技術人員的熟知工藝。優選地，所用脫色劑為活性白土，其加入量占毛油質量的I 5%，脫色溫度為75 85°C，脫色時間為20 40分鐘；水蒸氣除臭溫度為75 85°C，真空度小于O. 4Kpa，脫臭時間為O. 5 I小時。本發明采用微藻發酵液為原料提取DHA微藻油。其中所述微藻為海洋微生物微藻和藻狀菌，如金藻、甲藻、隱藻、硅藻、隱甲藻、海洋小球藻、吾肯氏壺藻、破囊壺菌或裂殖壺菌等，其中優選隱甲藻發酵液、吾肯氏壺藻發酵液、破囊壺菌發酵液或裂殖壺菌發酵液。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也沒有特別的限制，可以采用本領域技術人員熟悉的斜面 培養、搖床液種培養、種子罐培養、發酵罐培養等。本發明的有益技術效果是本發明選取低沸點的萃取劑，采用干燥、萃取、蒸餾、脫色、除臭、濃縮工藝步驟提取DHA，其中萃取步驟可降低母液的產生量，減少DHA在母液中的含量，使DHA提取率大大提高，降低生產成本，減少三廢排放量；蒸餾步驟可使低沸點的萃取劑回收再利用；脫色與除臭步驟可進一步提聞DHA成品的純度和品質。
具體實施例方式實施例I(I)將隱甲藻(Crypthecodinium cohnii)發酵液IOOOg (初始總脂含量為90g)引入絮凝沉淀罐后，加入IOg殼聚糖絮凝劑，絮凝45分鐘后收集沉淀藻體，經碟片式離心機離心分離，去除絮凝劑和水分，得到泥狀藻體，然后將其進行冷凍干燥，制成含水量< 5%的微藻干粉；(2)向步驟(I)所得微藻干粉中加入400g6#有機溶劑進行浸提萃取，萃取溫度為45°C，萃取次數為四次，得到萃取液；(3)對步驟(2)所得萃取液通過真空濃縮脫除溶劑，真空度為O. 4Kpa，脫除時間為I小時，得到DHA毛油；(4)向步驟(3)所得毛油中加入50g質量百分比濃度為85%磷酸溶液和200g質量百分比濃度為30%的NaCl溶液，在50°C下慢速攪拌均勻后靜置I小時，取上層油液，水洗至中性，然后加入質量百分比濃度為5%的NaOH溶液，攪拌40分鐘，攪拌速度為30r /min，使皂粒絮凝，然后將油升溫到80°C，當皂粒明顯沉降時，停止攪拌，靜置沉降，分離皂腳，再用80°C熱水洗三遍，然后真空干燥；(5)向步驟(4)所得干燥后的油體中加入占油體質量2%的活性白土進行脫色，脫色溫度為75°C，脫色時間為30分鐘，同時抽真空并適度攪拌，過濾除去白土，對油脂進行水蒸氣氣提除臭，汽提溫度為75°C，真空度為O. 4Kpa，脫臭時間為O. 5小時，然后維持真空狀態下緩慢冷卻，離心分離得成品油80g，總脂提取率為89%。實施例2(I)將吾肯氏壺藻(Ulkeniaamoeboida)發酵液IOOOg (初始總脂含量為103g)引入絮凝沉淀罐后，加入20g聚丙烯酰胺絮凝劑，絮凝60分鐘后收集沉淀藻體，經離心機離心分離，去除絮凝劑和水分，得到泥狀藻體，然后將其進行冷凍干燥，制成含水量< 5%的微藻干粉；(2)向步驟(I)所得微藻干粉中加入600g丙酮進行浸提萃取，萃取溫度為60°C，萃取次數為兩次，得到萃取液；(3)對步驟(2)所得萃取液通過真空濃縮脫除溶劑，真空度為O. 30Kpa，脫除時間為5小時，得到DHA毛油；(4)向步驟(3)所得毛油中加入200g質量百分比濃度為50%磷酸溶液和50g質量百分比濃度為70%的NaCl溶液，在65°C下慢速攪拌均勻后靜置30分鐘，取上層油液，水洗至中性，然后加入質量百分比濃度為10%的NaOH溶液，攪拌50分鐘，攪拌速度為80r /min,使皂粒絮凝，然后將油升溫到100°C，當皂粒明顯沉降時，停止攪拌，靜置沉降，分離皂腳，再用100°c熱水洗三遍,然后真空干燥；(5)向步驟(4)所得干燥后的油體中加入占油體質量3%的活性白土進行脫色，脫 色溫度為80°C，脫色時間為45分鐘，同時抽真空并適度攪拌，過濾除去白土，對油脂進行水蒸氣氣提除臭，汽提溫度為85°C，真空度為O. 30Kpa,脫臭時間為I小時，然后維持真空狀態下緩慢冷卻，離心得成品油87g,總脂提取率為84. 5%。實施例3(I)將破囊壺菌(Thraustochytrids)發酵液IOOOg (初始總脂含量為98. 3g)引入絮凝沉淀罐后，加入15g明礬絮凝劑，絮凝30分鐘后收集沉淀藻體，經碟片式離心機離心分離，去除絮凝劑和水分，得到泥狀藻體，然后將其進行冷凍干燥，制成含水量< 5%的微藻干粉；(2)向步驟(I)所得微藻干粉中加入500g乙酸乙酯進行浸提萃取，萃取溫度為50°C,萃取次數為三次,得到萃取液；(3)對步驟(2)所得萃取液通過真空濃縮脫除溶劑，真空度為O. 35Kpa，脫除時間為3小時，得到DHA毛油；(4)向步驟(3)所得毛油中加入150g質量百分比濃度為65%磷酸溶液和IOOg質量百分比濃度為60%的NaCl溶液，在55°C下慢速攪拌均勻后靜置45分鐘，取上層油液，水洗至中性，然后加入質量百分比濃度為8%的NaOH溶液，攪拌40分鐘，攪拌速度為60r /min，使皂粒絮凝，然后將油升溫到90°C，當皂粒明顯沉降時，停止攪拌，靜置沉降，分離皂腳，再用95°C熱水洗三遍，然后真空干燥；(5)向步驟(4)所得干燥后的油體中加入占油體質量2. 5%的活性白土進行脫色，脫色溫度為85°C，脫色時間為40分鐘，同時抽真空并適度攪拌，過濾除去白土，對油脂進行水蒸氣氣提除臭，汽提溫度為75°C，真空度為O. 4Kpa，脫臭時間為O. 5小時，然后維持真空狀態下緩慢冷卻，離心分離得成品油86. 6g，總脂提取率為88. 1%。實施例4(I)將隱甲藻(Crypthecodinium cohnii)發酵液IOOOg (初始總脂含量為90g)引入絮凝沉淀罐后，加入IOg殼聚糖絮凝劑，絮凝45分鐘后收集沉淀藻體，經碟片式離心機離心分離，去除絮凝劑和水分，得到泥狀藻體，然后將其進行冷凍干燥，制成含水量< 5%的微藻干粉；(2)向步驟(I)所得微藻干粉中加入400g6#有機溶劑進行浸提萃取，萃取溫度為45°C，萃取次數為四次，得到萃取液；(3)對步驟(2)所得萃取液通過真空濃縮脫除溶劑，真空度為O. 4Kpa，脫除時間為I小時，得到DHA毛油；(4)向步驟(3)所得DHA毛油中加入占油體質量2%的活性白土進行脫色，脫色溫度為75°C，脫色時間為30分鐘，同時抽真空并適度攪拌，過濾除去白土，對油脂進行水蒸氣氣提除臭，汽提溫度為75°C，真空度為O. 4Kpa，脫臭時間為O. 5小時，然后維持真空狀態下緩慢冷卻，離心分離得成品油75. 4g，總脂提取率為83. 8%。實施例5(I)將破囊壺菌(Thraustochytrids)發酵液IOOOg (初始總脂含量為98. 3g)引入絮凝沉淀罐后，加入15g明礬絮凝劑，絮凝30分鐘后收集沉淀藻體，經碟片式離心機離心分離，去除絮凝劑和水分，得到泥狀藻體，然后將其進行冷凍干燥，制成含水量< 5%的微藻干 粉；(2)向步驟(I)所得微藻干粉中加入500g乙酸乙酯進行浸提萃取，萃取溫度為50°C,萃取次數為三次,得到萃取液；(3)對步驟(2)所得萃取液通過真空濃縮脫除溶劑，真空度為O. 35Kpa，脫除時間為3小時，得到DHA毛油；(4)向步驟(3)所得干燥后的油體中加入占油體質量2. 5%的活性白土進行脫色，脫色溫度為85°C，脫色時間為40分鐘，同時抽真空并適度攪拌，過濾除去白土，對油脂進行水蒸氣氣提除臭，汽提溫度為75°C，真空度為O. 4Kpa，脫臭時間為O. 5小時，然后維持真空狀態下緩慢冷卻，離心分離得成品油81. 5g，總脂提取率為82. 9%。眾所周知，現有的微藻發酵液提取DHA的工藝中，總脂提取率一般都在80%以下，但從實施例1-5可以看出，本發明所述提取工藝的總脂提取率均在80%以上。
權利要求
1.一種萃取分離海洋微藻發酵液提取DHA的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將DHA微藻發酵液脫水干燥，得DHA藻粉；(2)選取低沸點的萃取劑萃取DHA藻粉，得到萃取液；(3)對萃取液進行真空濃縮，脫除溶劑后得到DHA毛油；(4)將DHA毛油進行脫色和蒸汽除臭，然后濃縮得到DHA藻油成品。
2.根據權利要求I所述的一種萃取分離海洋微藻發酵液提取DHA的方法，其特征在于，步驟(I)中的脫水干燥包括三級脫水一級脫水是向微藻發酵液中加入絮凝劑，使藻液與藻體分離；二級脫水是將一級脫水得到的藻體沉淀進行離心分離，去除絮凝劑和水份，得到泥狀藻體；三級脫水是將泥狀藻體進行冷凍干燥，得到藻粉。
3.根據權利要求2所述的一種萃取分離海洋微藻發酵液提取DHA的方法，其特征在于，所述絮凝劑為殼聚糖、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺、明礬、硫酸鋁、無水氯化鈣、聚合硫酸鐵中的一種或任意幾種的混合物，其加入量為發酵液質量的I. 0-2. 0%。
4.根據權利要求I所述的一種萃取分離海洋微藻發酵液提取DHA的方法，其特征在于，以質量百分比計，步驟(I)中所述DHA藻粉的含水量彡5%。···
5.根據權利要求I所述的一種萃取分離海洋微藻發酵液提取DHA的方法，其特征在于，步驟(2)所述低沸點的萃取劑為6#有機溶劑、石油醚、乙醚、己烷、丙酮、氯仿、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯中的一種或任意幾種的混合物。
6.根據權利要求I所述的一種萃取分離海洋微藻發酵液提取DHA的方法，其特征在于，步驟(2)所述萃取劑的加入量占發酵液質量的40% 60%，萃取溫度為45 60°C，萃取次數為2-4次。
7.根據權利要求I所述的一種萃取分離海洋微藻發酵液提取DHA的方法，其特征在于，步驟(3)所述真空濃縮的真空度< O. 4Kpa，且溶劑的脫除時間為I 5小時。
8.根據權利要求I所述的一種萃取分離海洋微藻發酵液提取DHA的方法，其特征在于，在進行步驟(4)之前，可以先對步驟(3)所得到的DHA毛油進行純化向毛油中加入質量百分比濃度分別為50-85%磷酸溶液和30-70%的NaCl溶液，加入量分別為發酵液質量的5% 20%，在50 65°C溫度下攪拌均勻后靜置O. 5 I小時，取上層油液，水洗至中性，然后加入質量百分比濃度為5-10%的NaOH溶液，攪拌40-50min，攪拌速度為30 80r / min,使皂粒絮凝，然后將油升溫到80 100°C，當皂粒明顯沉降時，停止攪拌，靜置沉降，分離皂腳，再用80 100°C的熱水水洗,然后真空干燥。
全文摘要
本發明涉及一種萃取分離海洋微藻發酵液提取DHA的方法，包括以下步驟(1)將DHA微藻發酵液脫水干燥，得DHA藻粉；(2)選取低沸點的萃取劑萃取DHA藻粉，得到萃取液；(3)對萃取液進行真空濃縮，脫除溶劑后得到DHA毛油；(4)將DHA毛油進行脫色和蒸汽除臭，然后濃縮得到DHA藻油成品。本發明可提高微藻發酵生產DHA的提取總收率，降低生產成本，減少三廢排放量，同時萃取劑可回收再利用，減少環境污染。
文檔編號C07C57/03GK102887821SQ201210375858
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月29日 優先權日2012年9月29日
發明者李悅明, 張希銘, 徐建春, 夏修巒 申請人:青島瑯琊臺集團股份有限公司