本發(fā)明涉及一種從鹽藻中提取類胡蘿卜素和食用甘油的方法，特別涉及一種從鹽藻中提取類胡蘿卜素和食用甘油的方法。
背景技術(shù)：
藻(Dunaliella Salina)是一種原生質(zhì)裸露的嗜鹽性浮游單細(xì)胞藻，在高鹽度、強光、缺 氮的情況下細(xì)胞能累積大量的胡蘿卜素，最高占藻體干重的14％，是天然胡蘿卜素的主要來 源。其中β-胡蘿卜素不僅是維生素A的前體和食品加工的天然色素，具有很強的抗氧化和消 除氧自由基的能力，具有抗癌、抑癌的作用，已被廣泛應(yīng)用于食品、衛(wèi)生和醫(yī)藥領(lǐng)域。目前 全球β-胡蘿卜素的年需求量為1200-1500噸，且以每年以7-9％的速率遞增。從上世紀(jì) 開始，許多國家就已經(jīng)開始進行鹽藻養(yǎng)殖和胡蘿卜素提取的研究，八十年代，澳大利亞的貝 塔庭公司、西部生物工程公司、美國微生物資源公司等都已將該技術(shù)工業(yè)化并投入生產(chǎn)，我 國天津塘沽鹽藻公司和內(nèi)蒙古藍太生物工程公司也實現(xiàn)了鹽藻粉的工業(yè)化生產(chǎn)。
此外，鹽藻體內(nèi)的甘油含量約占干重的30％，最高可達50％，是制備液體燃料的良 好原料。隨著石化類能源的日趨減少及其造成的環(huán)境污染的問題加劇，微藻還有光合利用率 高、生長周期短、不與農(nóng)業(yè)爭地的特點，是一類極具潛力的可再生能源，另外天然的甘油產(chǎn) 品與合成品相比具有特殊的優(yōu)勢，是化妝品等的優(yōu)質(zhì)原料，因此鹽藻體內(nèi)甘油的開發(fā)也被認(rèn) 為是一項有前途的產(chǎn)業(yè)。
鹽藻中提取胡蘿卜素的關(guān)鍵步驟包括鹽藻養(yǎng)殖、濃縮收集和胡蘿卜素的提取。其中目前 的濃縮收集方法包括高速離心法、絮凝沉淀法、疏水吸附法、堿法絮凝氣浮法等，其中直接 采用高速離心技術(shù)收集成本高，能耗大，對質(zhì)量偏差要求很嚴(yán)；絮凝沉淀法、疏水吸附法、 堿法絮凝氣浮法均需加入化學(xué)試劑，不僅增加投入，也影響培養(yǎng)液的循環(huán)利用。
胡蘿卜素的提取主要采用萃取法，萃取液包括石油醚、食用油、乙酸乙酯或超臨界二氧 化碳等，萃取原料主要是干燥粉，也有采用氯化鐵絮凝藻糊或藻液的報道。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種簡單有效的以類胡蘿卜素及食用甘油為目標(biāo)產(chǎn)物的鹽藻優(yōu)化養(yǎng)殖、鹽藻濃縮收集和提取的方法。該過程不使用添加試劑，利于培養(yǎng)液的循環(huán)使 用；同時減化步驟，降低成本。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種從鹽藻中提取類胡蘿卜素和食用甘油的方法，特征在于該方法按如下步驟進行：
1)將鹽藻接入培養(yǎng)池中，培養(yǎng)7～10天，得到鹽藻藻液；培養(yǎng)池中的營養(yǎng)鹽 濃度為：碳酸氫鈉濃度10～15mmol/L，硝酸鈉濃度為1～2mmol/L，磷酸二氫鈉濃度為0.2～ 0.4mmol/L，氯化鈉濃度為1.5mol/L；
2)采用中空纖維膜組件對步驟1)中得到的鹽藻藻液進行濃縮，得到濃縮藻液， 中空纖維膜截流率5～30KDa，過程采用錯流循環(huán)模式，操作壓力0.1～0.4bar，膜面藻液流速小 于10m/s；
3)對中空纖維膜組件進行定期反洗維持通量，并同時采用PH為2.0～4.0的酸清洗，除 取膜表面沉降的無機顆粒，采用氧化劑清洗膜表面附著的蛋白質(zhì)；
4)采用離心分離濃縮藻液，得到藻糊，脫水干燥；采用超臨界二氧化碳萃取干燥的藻 糊，得到富含類胡蘿卜素和食用甘油的產(chǎn)品。
本發(fā)明步驟2)中所述的錯流循環(huán)模式，采用的循環(huán)泵選用蠕動泵、注塞泵或者隔膜泵。
萃取過程中超臨界二氧化碳溫度20～30℃，壓力20～30MPa，解析壓力1MPa，溫度20～ 30℃。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果：
本發(fā)明針對目標(biāo)產(chǎn)品，選擇最適宜的培養(yǎng)條件，獲得較高生物量并且富含目標(biāo)產(chǎn)品的藻 液，培養(yǎng)7～10天后，生物量可達100～150萬/毫升，其中類胡蘿卜素含量達到10～20克/立方 米，實用甘油含量達到20～30克/立方米；采用中空纖維膜法濃縮藻液，然后離心獲得藻糊， 過程不需要添加任何化學(xué)試劑，培養(yǎng)液可循環(huán)利用，環(huán)境友善，過程中藻類破損量少，營養(yǎng) 成分回收率高，且較直接離心法成本低；干燥藻糊產(chǎn)品直接用超臨界二氧化碳進行萃取，超 臨界二氧化碳清潔、環(huán)保，回收后的產(chǎn)品純天然，不含化學(xué)試劑，無需進一步提純、去雜質(zhì)， 萃取產(chǎn)品富含類胡蘿卜素和食用甘油，其中類胡蘿卜素含量占產(chǎn)品重量40～50％，回收率超 過90％，β—胡蘿卜素占類胡蘿卜素含量的90％以上。整個提取過程不需添加任何化學(xué)試劑、 環(huán)境友善，類胡蘿卜素和食用甘油回收率高，過程簡單，適合規(guī)模生產(chǎn)，具有較高的經(jīng)濟價 值。
具體實施方式
藻種純化后，將藻種轉(zhuǎn)接至新鮮培養(yǎng)基中初步培養(yǎng)，培養(yǎng)一段時間后，擴大 生物量接入15L的光生物反應(yīng)器，然后接入養(yǎng)殖池。鹽藻的培養(yǎng)采用精養(yǎng)養(yǎng)殖工藝，養(yǎng)殖池由 PVC材料制造，長4.0m，單槽寬0.25m，加培養(yǎng)液深10cm；采用機械泵作為攪拌裝置。在開 始培養(yǎng)的第7天補充一次水，補充水量50L。在以下幾種主要營養(yǎng)鹽濃度下，碳酸氫鈉濃度10～ 15mmol/L，硝酸鈉濃度為1～2mmol/L，磷酸二氫鈉濃度為0.2～0.4mmol/L，氯化鈉濃度為1.5 mol/L，培養(yǎng)7～10天，生物量可達100～150萬/毫升，其中類胡蘿卜素含量達到10～20克/立方 米，實用甘油含量達到20～30克/立方米。
采用中空纖維膜組件對上述藻液進行濃縮，中空纖維膜截流分子量5～30KDa，過程采用 錯流循環(huán)模式，循環(huán)泵選擇蠕動泵、注塞泵或者隔膜泵，操作壓力0.1～0.4bar，膜面藻液流速 小于10m/s，膜通量10～30L/m2h，膜定期反洗維持通量，同時采用PH為2.0～4.0的酸洗清除 膜表面附著的碳酸鈣、碳酸鎂等無機顆粒以及氧化劑清洗膜表面附著的蛋白質(zhì)，濃縮倍數(shù)可 以達到30倍以上，顯微鏡下觀察，濃縮過程中藻類形態(tài)保持完好。采用離心機進一步濃縮藻 液，除去上清液，得藻糊，干燥脫水。
采用超臨界二氧化碳萃取藻糊脫水產(chǎn)品，萃取釜超臨界二氧化碳溫度20～30℃，壓力20～ 30MPa，解析壓力1MPa，溫度20～30℃。得到富含類胡蘿卜素和食用甘油的產(chǎn)品，其中類胡 蘿卜素含量占產(chǎn)品重量40～50％，回收率超過90％，β—胡蘿卜素占類胡蘿卜素含量的90％以 上。
實施例1：
在以下幾種主要營養(yǎng)鹽濃度下，碳酸氫鈉濃度10mmol/L，硝酸鈉濃度為1mmol/L，磷酸 二氫鈉濃度為0.2mmol/L，氯化鈉濃度為1.5mol/L，培養(yǎng)7天，生物量100萬/毫升，其中類胡 蘿卜素含量達到10克/立方米，實用甘油含量達到20克/立方米；
采用中空纖維膜組件對上述藻液進行濃縮，中空纖維膜截流率30KDa，過程采用錯流循 環(huán)模式，循環(huán)泵選擇蠕動泵，操作壓力0.1bar，膜面藻液流速10m/s，膜通量30L/m2h，5小時 間隔反洗維持通量，5天間隔用PH4.0的酸洗清除膜表面附著的無機顆粒、次氯酸鈉清洗膜表 面附著的蛋白質(zhì)，濃縮倍數(shù)30倍。采用離心機進一步濃縮藻液，除去上清液，得藻糊，干燥 脫水。
采用超臨界二氧化碳進行萃取，萃取釜超臨界二氧化碳溫度20℃，壓力20MPa，解析釜 壓力1MPa，溫度20℃。得到富含類胡蘿卜素和食用甘油的產(chǎn)品，其中類胡蘿卜素含量占產(chǎn)品 重量30％，回收率90％，β—胡蘿卜素占類胡蘿卜素含量的90％。
實施例2：
在以下幾種主要營養(yǎng)鹽濃度下，碳酸氫鈉濃度15mmol/L，硝酸鈉濃度為2mmol/L，磷酸 二氫鈉濃度為0.4mmol/L，氯化鈉濃度為1.5mol/L，培養(yǎng)10天，生物量150萬/毫升，其中類胡 蘿卜素含量達到20克/立方米，實用甘油含量達到30克/立方米；
采用中空纖維膜組件對上述藻液進行濃縮，中空纖維膜截流率5KDa，過程采用錯流循環(huán) 模式，循環(huán)泵選擇注塞泵，操作壓力0.4bar，膜面藻液流速10m/s，膜通量10L/m2h，1小時間 隔反洗維持通量，1天間隔用PH4.0的酸洗清除膜表面附著的無機顆粒、次氯酸鈉清洗膜表面 附著的蛋白質(zhì)，濃縮倍數(shù)30倍。采用離心機進一步濃縮藻液，除去上清液，得藻糊，干燥脫 水。
采用超臨界二氧化碳進行萃取，萃取釜超臨界二氧化碳溫度30℃，壓力30MPa，解析釜 壓力1MPa，溫度30℃。得到富含類胡蘿卜素和食用甘油的產(chǎn)品，其中類胡蘿卜素含量占產(chǎn)品 重量50％，回收率98％，β—胡蘿卜素占類胡蘿卜素含量的91％。
實施例3：
在以下幾種主要營養(yǎng)鹽濃度下，碳酸氫鈉濃度12mmol/L，硝酸鈉濃度為1.4mmol/L，磷 酸二氫鈉濃度為0.25mmol/L，氯化鈉濃度為1.5mol/L，培養(yǎng)7天，生物量120萬/毫升，其中類 胡蘿卜素含量達到15克/立方米，實用甘油含量達到23克/立方米；
采用中空纖維膜組件對上述藻液進行濃縮，中空纖維膜截流率15KDa，過程采用錯流循 環(huán)模式，循環(huán)泵選擇蠕動泵，操作壓力0.2bar，膜面藻液流速10m/s，膜通量14L/m2h，2小時 間隔反洗維持通量，2天間隔用PH4.0的酸洗清除膜表面附著的無機顆粒、次氯酸鈉清洗膜表 面附著的蛋白質(zhì)，濃縮倍數(shù)30倍。采用離心機進一步濃縮藻液，除去上清液，得藻糊，干燥 脫水。
采用超臨界二氧化碳進行萃取，萃取釜超臨界二氧化碳溫度20℃，壓力20MPa，解析壓 力1MPa，溫度20℃。得到富含類胡蘿卜素和食用甘油的產(chǎn)品，其中類胡蘿卜素含量占產(chǎn)品重 量40％，回收率92％，β—胡蘿卜素占類胡蘿卜素含量的93％。