一種同時(shí)提取微藻油脂及微藻多糖的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微藻生物煉制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種同時(shí)提取微藻油脂及微藻多 糖的方法，在提取微藻油脂的同時(shí)，增加了胞內(nèi)物質(zhì)的多組分的提取，偶聯(lián)了微藻多糖的生 產(chǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002] 微藻是一種水生的光合自養(yǎng)微生物，它能利用光能，吸收CO2進(jìn)行細(xì)胞生長(zhǎng)，并合 成大量的碳水化合物，包括：油脂、蛋白、多糖、色素等。微藻油脂可被加工成生物柴油而被 視為清潔能源原料。特別是在石油、天然氣等化石燃料日益短缺的情況下，以微藻作為生產(chǎn) 生物燃料的課題受到各國(guó)的廣泛關(guān)注。同時(shí)，微藻蛋白和多糖，在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域均具有 重要的應(yīng)用價(jià)值。因此各國(guó)已經(jīng)競(jìng)相展開(kāi)了對(duì)微藻綜合利用的研宄。然而，絕大多數(shù)的微 藻油脂、蛋白、多糖等物質(zhì)均存在于胞內(nèi)，如何有效的對(duì)藻細(xì)胞進(jìn)行破壁提取胞內(nèi)物質(zhì)，是 微藻產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的重要關(guān)鍵。
[0003] 目前微藻破壁提取胞內(nèi)物質(zhì)一般采取機(jī)械破壁和溶劑萃取兩種方式。機(jī)械破壁方 式包括研磨、超聲波等，這些破壁方法均存在一個(gè)巨大的問(wèn)題即能耗大，限制了在工業(yè)化生 產(chǎn)中的進(jìn)一步使用；而溶劑萃取法則容易污染環(huán)境。此外，上述提取方法均需要對(duì)微藻進(jìn) 行干燥或者濃縮，而微藻生物質(zhì)濃縮及干燥能耗巨大。單一的進(jìn)行胞內(nèi)油脂或者蛋白提取 也阻礙了微藻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此低成本提取微藻胞內(nèi)多組分物質(zhì)是實(shí)現(xiàn)微藻綜合利用的瓶 頸。
[0004] 水提法被試為能直接從濕藻細(xì)胞中提取微藻油脂、蛋白或者其他成分的方法。如 Carl Safi等對(duì)鈍頂螺旋藻、小球藻、雨生紅球藻及紫球藻采用了高壓勻漿、超聲波、研磨 等方法進(jìn)行了細(xì)胞破壁提取蛋白（Carl Safi，Alina Violeta Ursu，Celine Laroche，et al.Aqueous extraction of proteins from microalgae ：effect of different cell disruption methods. Algal Research. 2014;3:61-65)。結(jié)果表明高壓勾衆(zhòng)蛋白提取率最 高，化學(xué)溶劑萃取次之，但是僅僅是單一的提取了蛋白而放棄了微藻胞內(nèi)其他組分。中國(guó)專 利200810240949. 3提出了一種同時(shí)提取微藻油脂和蛋白的技術(shù)，其原理是利用高壓蒸汽 破壁。該方法是將藻液置于反應(yīng)罐中，與熱飽和蒸汽接觸，并持續(xù)加熱維持110_140°C反應(yīng) 3-30min，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞壁破裂。但在實(shí)際使用過(guò)程中，該方法使用的溫度高（最高140°C )和時(shí) 間長(zhǎng)（最長(zhǎng)30min)，能耗大，且在高溫條件下容易造成胞內(nèi)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)變質(zhì)。中國(guó)專 利CN02153296. 6提取一種蒸汽爆破進(jìn)行海藻細(xì)胞破壁的方法，其要保持汽爆罐中壓力達(dá) 到0. 8-1. 5MPa，并要求瞬間釋放。在使用過(guò)程中壓強(qiáng)高能耗大，同樣容易造成胞內(nèi)物質(zhì)變 質(zhì)；同時(shí)瞬間減壓容易造成液體飛濺，造成樣品損失及安全問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的之一在于提供一種同時(shí)提取微藻油脂及微藻多糖的方法，在相同纖維 素酶等植物細(xì)胞破壁酶的作用下降低了高溫高壓的反應(yīng)條件，于此同時(shí)還提高了微藻多糖 以及微藻油脂的提取率，改善了反應(yīng)條件，最大程度充分利用微藻原料，提取出其中盡量多 的微藻多糖以及微藻油脂，降低生產(chǎn)成本。
[0006] 為了達(dá)到上述目的和一些其他目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0007] -種同時(shí)提取微藻油脂及微藻多糖的方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0008] 步驟一、將微藻用植物細(xì)胞壁降解酶進(jìn)行處理獲得微藻預(yù)處理物；
[0009] 步驟二、將所述微藻預(yù)處理物在溫度為80_120°C和壓強(qiáng)為0. 05-0. 25MPa的條件 下處理10-30min獲得微藻二級(jí)預(yù)處理物，將所述微藻二級(jí)預(yù)處理物用于提取微藻油脂及 微藻多糖。
[0010] 在上述方案中，微藻可直接使用微藻液或者濕藻泥進(jìn)行微藻胞內(nèi)多糖和油脂的提 取，減少了微藻生物質(zhì)干燥環(huán)節(jié)，降低了提取成本；步驟二可以在高溫高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行， 并且其中反應(yīng)條件相較蒸汽爆破的方法降低了高溫高壓反應(yīng)釜的溫度及壓強(qiáng)，有助于降低 能耗；并且增加了微藻多糖的產(chǎn)率，過(guò)程方法容易，利于實(shí)現(xiàn)微藻油脂和多糖多聯(lián)產(chǎn)過(guò)程的 放大應(yīng)用。
[0011] 優(yōu)選的是，其中，所述步驟二中將所述微藻預(yù)處理物在溫度為ll〇_120°C和壓強(qiáng)為 0. 13-0. 15MPa的條件下處理10-30min獲得微藻預(yù)處理產(chǎn)物。
[0012] 優(yōu)選的是，其中，所述步驟二中將所述微藻預(yù)處理物在溫度為120°C和壓強(qiáng)為 0. 15MPa的條件下處理10-30min獲得微藻預(yù)處理產(chǎn)物。
[0013] 優(yōu)選的是，其中，所述步驟一種所述植物細(xì)胞壁降解酶的添加量占所述微藻的質(zhì) 量百分比為0. 2-1%。
[0014] 優(yōu)選的是，其中，所述步驟一中將微藻用植物細(xì)胞壁降解酶進(jìn)行混合處理的pH值 為5. 2-6. 0,反應(yīng)溫度為20-35°C，反應(yīng)2-5h。
[0015] 優(yōu)選的是，其中，所述植物細(xì)胞壁降解酶包括纖維素酶和溶壁酶。
[0016] 優(yōu)選的是，其中，包括以下步驟：
[0017] 步驟三、向所述微藻二級(jí)預(yù)處理物中添加入有機(jī)萃取劑進(jìn)行萃取微藻油脂，分離 出富含有微藻多糖的微藻多糖液；
[0018] 步驟四、將所述微藻多糖液過(guò)濾去除微藻細(xì)胞殘?jiān)?br>[0019] 步驟五、向所述微藻多糖液中添加三氯乙酸沉淀去除蛋白及核酸雜質(zhì)獲得二級(jí)微 藻多糖液；
[0020] 步驟六、將所述二級(jí)微藻多糖液離心、收集上清，之后向其中加入體積分?jǐn)?shù)為80% 的乙醇反應(yīng)至沉淀不再增加為止，獲得微藻粗多糖。
[0021] 優(yōu)選的是，其中，所述有機(jī)萃取劑為氯仿或者乙醚。
[0022] 優(yōu)選的是，其中，所述微藻包括杜氏鹽藻、微擬球藻、小球藻或斜生柵藻中的一種 或幾種。
[0023] 優(yōu)選的是，其中，所述步驟六、將所述二級(jí)微藻多糖液離心、收集上清，之后向其中 加入體積分?jǐn)?shù)為100 %的乙醇反應(yīng)至沉淀不再增加為止，獲得微藻粗多糖。
[0024] 本發(fā)明的有益效果是：
[0025] 本發(fā)明所述方法中，所用微藻為直接使用微藻液或者濕藻泥進(jìn)行微藻胞內(nèi)多糖和 油脂的提取，減少了微藻生物質(zhì)干燥環(huán)節(jié)，降低了提取成本；
[0026] 本發(fā)明所述方法中，在對(duì)微藻預(yù)處理物進(jìn)行進(jìn)一步處理的過(guò)程中，其反應(yīng)條件相 較蒸汽爆破的方法降低了高溫高壓反應(yīng)釜的溫度及壓強(qiáng)，有助于降低能耗；
[0027] 本發(fā)明所述方法中，不僅增加了微藻多糖的產(chǎn)率，過(guò)程方法容易，而且有利于實(shí)現(xiàn) 微藻油脂和多糖多聯(lián)產(chǎn)過(guò)程的放大應(yīng)用；
[0028] 綜上所述，本發(fā)明方法改善了提取微藻油脂及微藻多糖的反應(yīng)條件，最大程度充 分利用微藻原料，提取出其中盡量多的微藻多糖以及微藻油脂，降低生產(chǎn)成本，適用于大規(guī) 模生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū) 文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0030] 實(shí)施例1
[0031] 一種同時(shí)提取微藻油脂及微藻多糖的方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0032] 步驟一、將杜氏鹽藻用纖維素酶進(jìn)行處理獲得杜氏鹽藻預(yù)處理物；其中，所述纖維 素酶的添加量占所述微藻的質(zhì)量百分比為〇. 2% ;將微藻用纖維素酶進(jìn)行混合處理的pH值 為5. 2,反應(yīng)溫度為20°C，反應(yīng)2h ;
[0033] 步驟二、將所述杜氏鹽藻預(yù)處理物在溫度為80°C和壓強(qiáng)為0. 05MPa的條件下處理 IOmin獲得杜氏鹽藻二級(jí)預(yù)處理物，將所述杜氏鹽藻二級(jí)預(yù)處理物用于提取微藻油脂及微 藻多糖；
[0034] 步驟三、向所述杜氏鹽藻二級(jí)預(yù)處理物中添加入氯仿進(jìn)行萃取微藻油脂，分離出 富含有微藻多糖的杜氏鹽藻多糖液；
[0035] 步驟四、將所述杜氏鹽藻多糖液過(guò)濾去除杜氏鹽藻細(xì)胞殘?jiān)?br>[0036] 步驟五、向所述杜氏鹽藻多糖液中添加三氯乙酸沉淀去除蛋白及核酸雜質(zhì)獲得二 級(jí)杜氏鹽藻多糖液；
[0037] 步驟六、將所述二級(jí)杜氏鹽藻多糖液離心、收集上清，之后向其中加入體積分?jǐn)?shù)為 80 %的乙醇反應(yīng)至沉淀不再增加為止，獲得微藻粗多糖。
[0038] 在上述方案中，微藻可直接使用微藻液或者濕藻泥進(jìn)行微藻胞內(nèi)多糖和油脂的提 取，減少了微藻生物質(zhì)干燥環(huán)節(jié)，降低了提取成本；步驟二可以在高溫高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行， 并且其中反應(yīng)條件相較蒸汽爆破的方法降低了高溫高壓反應(yīng)釜的溫度及壓強(qiáng)，有助于降低 能耗；并且增加了微藻多糖的產(chǎn)率，過(guò)程方法容易，利于實(shí)現(xiàn)微藻油脂和多糖多聯(lián)產(chǎn)過(guò)程的 放大應(yīng)用。
[0039] 實(shí)施例2
[0040] 一種同時(shí)提取微藻油脂及微藻多糖的方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0041] 步驟一、將微擬球藻用溶壁酶進(jìn)行處理獲得微擬球藻預(yù)處理物；其中，所述溶壁酶 的添加量占所述微藻的質(zhì)量百分比為〇. 4%;將微藻用溶壁酶進(jìn)行混合處理的pH值為5. 4， 反應(yīng)溫度為25°C，反應(yīng)2. 5h;
[0042] 步驟二、將所述微擬球藻預(yù)處理物在溫度為90°C和壓強(qiáng)為0. 05MPa的條件下處理 15min獲得微擬球藻二級(jí)預(yù)處理物，將所述微擬球藻二級(jí)預(yù)處理物用于提取微藻油脂及微 藻多糖；
[0043] 步驟三、向所述微擬球藻二級(jí)預(yù)處理物中添加入乙醚進(jìn)行萃取微藻油脂，分離出 富含有微藻多糖的微擬球藻多糖液；
[0044] 步驟四、將所述微擬球藻多糖液過(guò)濾去除微擬球藻細(xì)胞殘?jiān)?br>[0045] 步驟五、向所述微擬球藻多糖液中添加三氯乙酸沉淀去除蛋白及核酸雜質(zhì)獲得二 級(jí)微擬球藻多糖液；
[0046] 步驟六、將所述二級(jí)微擬球藻多糖液離心、收集上清，之后向其中加入體積分?jǐn)?shù)為 100 %的乙醇反應(yīng)至沉淀不再增加為止，獲得微藻粗多糖。
[0047] 在上述方案中，微藻可直接使用微藻液或者濕藻泥進(jìn)行微藻胞內(nèi)多糖和油脂的提 取，減少了微藻生物質(zhì)干燥環(huán)節(jié)，降低了提取成本；步驟二可以在高溫高壓反