专利名称：一种从布朗葡萄藻湿藻体中提取藻油的方法
技术领域：
本发明涉及生物工程技术与化工能源领域，具体地，本发明涉及一种从布朗葡萄藻湿藻体中提取藻油的方法。
背景技术：
自18世纪第一次产业革命以来，世界以惊人的速度消耗着各种化石能源(如煤、石油、天然气等)，但其在地球上的储量有限，导致多次出现能源危机影响世界经济的发展，化石能源的大量使用使人类面临能源短缺和环境恶化两大危机，因此开发可再生新能源和二氧化碳减排技术成为21世纪的重要任务。生物质能源作为一种新型可再生能源，其开发利用不仅有助于消除化石燃料日益枯竭给全球经济发展产生的制约，还可以减轻环境压力，有利于维护生态平衡，改善人类生存环境。微藻为一类单细胞或群体细胞生物，由于其如下优点将具有生产生物能源的潜力微藻种类多，生态环境各异，代谢产物多样，较多微藻体内含有极丰富的烃类物质或脂类物质，可以用于生产能源物质；微藻繁殖较快，培养周期较短，单位面积产量是高等植物的数倍；大部分微藻进行光合作用释放氧气吸收二氧化碳，藻类生物燃料的生产和使用不会增加温室气体二氧化碳含量，可以保持碳平衡，同时藻类生物燃料含硫量低，燃烧排放的硫化物大幅减少；大部分藻类属水生类，可利用荒地进行生产，不与农争地。现报道的含藻油较高的微藻有布朗葡萄藻(Botryococcus braunii),小球藻(Chlorella valgaris)，隐甲藻(Crypthecodinium cohnii)，杜氏藻(Dunaliella primolecta)，三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum),亚心形扁藻(Tetraselmis suecica)等。布朗葡萄藻藻油产物主要是烃类藻油，其化学本质主要是醚脂类物质，主要分布于细胞外壁处，易溶于各种有机溶剂中，该藻油用于生物柴油的生产不需转酯化反应，可节约一部分的生产成本，虽然如此，现有的烃类藻油的高提取成本仍限制了利用该微藻进行生物柴油的生产。有机溶剂对该醚脂类物质具有较好的溶解性，现大多采用有机溶剂进行提取，此法的提取率受微藻含水量影响较大(J. Frenz, C. Largeau, E. Casadevall.Biotechnol and Bioeng, 1989，34，755)，由于受湿藻细胞外水化层阻碍作用有机溶剂很难与该烃类藻油接触到，对湿藻烃类藻油进行提取时提取率很低，单独用正己烷提取的提取率一般仅为20%左右，因此为了克服有机溶剂提取时湿藻藻体水化层的阻碍，通常将湿藻藻体进行干燥处理，去除湿藻藻体细胞外水化层，得到干藻，然后使干藻藻体和非极性有机溶剂能够充分接触，从而提高提取率，如果辅以震荡、搅拌、超声波等处理手段，其提取率最高可达100%，但干燥工艺能耗较大耗时较长增加了烃类藻油提取的成本，延长了生产周期，影响了该法的普及。现也有利用超临界流体技术进行烃类藻油提取的研究(RuiL. Mendes, Beatriz P. Nobre, Miguel T. Cardoso, Ana P. Pereira, Antonio F. Palavra.Inorganica Chimica Acta, 2003, 356, 328),但受其操作工艺条件苛刻和设备投资高的约束，该法的广泛应用受到一定限制。如何解决现有非极性有机溶剂对湿藻烃类藻油提取时受湿藻细胞表面水化层的阻挡不能与烃类藻油接触的难题，是提高湿藻有机溶剂提取提取率的关键。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种从布朗葡萄藻湿藻体中提取藻油的方法。本发明的从布朗葡萄藻湿藻体中提取藻油的方法包括用乙二醇二甲醚对布朗葡萄藻湿藻进行提取的步骤。根据本发明的从布朗葡萄藻湿藻体中提取藻油的方法，该方法包括以下步骤I)将布朗葡萄藻培养液过滤、凝絮、沉降和离心得到布朗葡萄藻湿藻体；2)将步骤I)得到的湿藻体置于提取容器内，加入醚试剂震荡处理；3)向步骤2)中的提取容器中加入C5 C1(I烷烃溶剂并搅拌提取，收集含有藻油的提取溶剂；4)将步骤3)中的含有藻油的提取溶剂减压蒸馏，得到布朗葡萄藻藻油。根据本发明的从布朗葡萄藻湿藻体中提取藻油的方法，其中，乙二醇二甲醚的添加量与湿藻体积的比为I : I 4，优选为I : 4。根据本发明的从布朗葡萄藻湿藻体中提取藻油的方法，其中，烷烃溶剂与湿藻体积的比为I : I. 25 5，优选为I : 5。根据本发明的一实施例，提取藻油的方法具体的包括以下步骤(I)布朗葡萄藻通过实验室培养或室外大规模培养，生物量达2g干重/L培养液左右，将一定体积的微藻培养液经过滤、絮凝、沉降、离心等方法收集湿藻体；(2)将上述湿藻置入反应容器中，在室温下向该容器中加入4mL 16mL乙二醇二甲醚试剂在50 IOOrpm条件下震荡处理5min IOmin,再向其中加入正己烧5mL 20mL在100 300rpm的转速下搅拌IOmin 20min，倾倒收集含有烃类藻油的提取溶剂，提取I次，藻油总提取率为83. 3 98. 5% ;(3)将步骤(2)中含有藻油的提取溶剂收集，减压旋转蒸馏，获得烃类藻油。本发明提供了一种从布朗葡萄藻湿藻体中提取藻油的方法，所述方法为收集实验室培养或室外大规模培养的产藻油布朗葡萄藻细胞，获得湿藻细胞体，将其置入带搅拌装置的反应容器内，在室温下按程序加入醚试剂乙二醇二甲醚和正己烷进行湿微藻细胞藻油的提取，处理后倾倒出上层提取溶剂，进行减压蒸馏回收溶剂，经此方法处理提取率可达98. 5%，提取产物可用于生物燃料的生产。该发明解决了湿微藻细胞藻油提取率低的难题，并大幅地缩短提取时间，该发明为最终用生物工程与化工技术生产可再生能源并解决环境问题提供基础和科学依据。本发明所用乙二醇二甲醚试剂是针对布朗葡萄藻细胞结构特征而特异性选择，乙二醇二甲醚极性较强能与水互溶，避免湿藻有机溶剂提取时受极性水分子排阻作用，能很好地与湿藻细胞接触，能溶解布朗葡萄藻外周处的醚脂类烃类藻油，也能溶解细胞壁成分纤维素等多糖类物质，因此能免受湿藻细胞外周多糖物质阻挡，乙二醇二甲醚的上述特性使其能快速溶解细胞外周处的醚脂类烃类藻油达到藻油与藻分离的作用，后期有机溶剂正己烷的加入改变该醚与水的相容性同时促进烃类藻油溶解到有机溶剂相中，实现含水微藻与提取溶剂的分离达到快速高效提取的目的。本发明的快速高效提取湿微藻体中烃类藻油的方法具有以下优点
(I)直接以湿微藻体为材料进行烃类藻油的提取，解决了湿微藻提取率低、耗时长的难题，避免了现有微藻藻油提取过程中藻体材料干燥步骤，节省了微藻藻油提取成本和能耗；(2)该提取方法操作工艺简单，可操作性强，提取工艺易于放大，提取周期短且提取率闻;(3)该方法中使用的提取溶剂可回收再利用，节省资源节约了提取成本同时不会对环境产生压力。
具体实施例方式实施例I、快速高效提取布朗葡萄藻湿藻体中烃类藻油布朗葡萄藻通过实验室培养或室外大规模培养,生物量达2g干重/L培养液,将一定体积的微藻培养液经过滤、絮凝、沉降、离心等方法收集湿藻体，将湿藻置入反应容器中，在室温下向该容器中加入4mL (湿藻体积的I倍)乙二醇二甲醚试剂在50rpm条件下震荡处理IOmin,再向其中加入正己烧20mL(湿藻体积的5倍)在300rpm的转速下搅拌20min,收集含有烃类藻油的提取溶剂，减压蒸馏回收提取剂，并获得烃类藻油，提取I次，藻油总提取率为84.9%。实施例2、快速高效提取布朗葡萄藻湿藻体中烃类藻油布朗葡萄藻通过实验室培养或室外大规模培养,生物量达2g干重/L培养液,将一定体积的微藻培养液经过滤、絮凝、沉降、离心等方法收集湿藻体，将湿藻置入反应容器中，在室温下向该容器中加入SmL(湿藻体积的2倍)乙二醇二甲醚试剂在SOrpm条件下震荡处理5min,再向其中加入正己烧IOmL(湿藻体积的2. 5倍)在200rpm的转速下搅拌IOmin,收集含有烃类藻油的提取溶剂，减压蒸馏回收提取剂，并获得烃类藻油，提取I次，藻油总提取率为87.6%。实施例3、快速高效提取布朗葡萄藻湿藻体中烃类藻油布朗葡萄藻通过实验室培养或室外大规模培养,生物量达2g干重/L培养液,将一定体积的微藻培养液经过滤、絮凝、沉降、离心等方法收集湿藻体，将湿藻置入反应容器中，在室温下向该容器中加入16mL(湿藻体积的4倍)乙二醇二甲醚试剂在IOOrpm条件下震荡处理8min,再向其中加入正己烧5mL(湿藻体积的I. 25倍)在IOOrpm的转速下搅拌15min,收集含有烃类藻油的提取溶剂，减压蒸馏回收提取剂，并获得烃类藻油，提取I次，藻油总提取率为89. 1%0实施例4、快速高效提取布朗葡萄藻湿藻体中烃类藻油 布朗葡萄藻通过实验室培养或室外大规模培养,生物量达2g干重/L培养液,将一定体积的微藻培养液经过滤、絮凝、沉降、离心等方法收集湿藻体，将湿藻置入反应容器中，在室温下向该容器中加入16mL(湿藻体积的4倍)乙二醇二甲醚试剂在IOOrpm条件下震荡 处理IOmin,再向其中加入正己烧20mL(湿藻体积的5倍)在300rpm的转速下搅拌20min,收集含有烃类藻油的提取溶剂，减压蒸馏回收提取剂，并获得烃类藻油，提取I次，藻油总提取率为98.5%。实施例5、快速高效提取布朗葡萄藻湿藻体中烃类藻油布朗葡萄藻通过实验室培养或室外大规模培养,生物量达2g干重/L培养液,将一定体积的微藻培养液经过滤、絮凝、沉降、离心等方法收集湿藻体，将湿藻置入反应容器中，在室温下向该容器中加入4mL(湿藻体积的I倍)乙二醇二甲醚试剂在50rpm条件下震荡处理5min,再向其中加入正己烧5mL(湿藻体积的I. 25倍)在IOOrpm的转速下搅拌IOmin,收集含有烃类藻油的提取溶剂，减压蒸馏回收提取剂，并获得烃类藻油，提取I次，藻油总提取率为83.3%。
对比实施例I布朗葡萄藻通过实验室培养或室外大规模培养,生物量达2g干重/L培养液,将一定体积的微藻培养液经过滤、絮凝、沉降、离心等方法收集湿藻体，将湿藻置入反应容器中，在室温下向该容器中加入4mL (湿藻体积的I倍)甲醇试剂在50rpm条件下震荡处理5min,再向其中加入正己烷5mL(湿藻体积的I. 25倍)在IOOrpm的转速下搅拌lOmin，收集含有烃类藻油的提取溶剂，减压蒸馏回收提取剂，并获得烃类藻油，提取I次，藻油总提取率为47. 7%。对比实施例2布朗葡萄藻通过实验室培养或室外大规模培养,生物量达2g干重/L培养液,将一定体积的微藻培养液经过滤、絮凝、沉降、离心等方法收集湿藻体，将湿藻置入反应容器中，在室温下向该容器中加入4mL (湿藻体积的I倍)2，2- 二甲氧基丙烷试剂在50rpm条件下震荡处理5min，再向其中加入正己烷5mL(湿藻体积的I. 25倍)在IOOrpm的转速下搅拌lOmin，收集含有烃类藻油的提取溶剂，减压蒸馏回收提取剂，并获得烃类藻油，提取I次，藻油总提取率为54.7%。本发明的实施例I 4中采用乙二醇二甲醚试剂对布朗葡萄藻进行提取，提取率均达到80%以上，而对比实施例I 2中采用甲醇和2，2-二甲氧基丙烷试剂进行提取，其提取率在50%左右，通过对比可以看出乙二醇二甲醚对布朗葡萄藻具有选择性具有很高的提取率。
权利要求
1.一种从布朗葡萄藻湿藻体中提取藻油的方法，其特征在于，所述方法包括用乙二醇二甲醚对布朗葡萄藻湿藻体进行提取的步骤。
2.根据权利要求I所述的从布朗葡萄藻湿藻体中提取藻油的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤 1)将布朗葡萄藻培养液过滤、凝絮、沉降和离心得到布朗葡萄藻湿藻体； 2)将步骤I)得到的湿藻体置于提取容器内，加入醚试剂震荡处理； 3)向步骤2)中的提取容器中加入C5 Cltl烷烃溶剂并搅拌提取，收集含有藻油的提取溶剂； 4)将步骤3)中的含有藻油的提取溶剂减压蒸馏，得到布朗葡萄藻藻油。
3.根据权利要求2所述的从布朗葡萄藻湿藻体中提取藻油的方法，其特征在于，所述步骤2)中震荡时间为5 lOmin，转速为50 lOOrpm。
4.根据权利要求I或2所述的从布朗葡萄藻湿藻体中提取藻油的方法，其特征在于，乙二醇二甲醚的添加量与湿藻体的体积的比为I : I 4。
5.根据权利要求I或2所述的从布朗葡萄藻湿藻体中提取藻油的方法，其特征在于，乙二醇二甲醚的添加量与湿藻体的体积的比为I : 4。
6.根据权利要求2所述的从布朗葡萄藻湿藻体中提取藻油的方法，其特征在于，所述步骤3)中搅拌时间为10 20min，转速为100 300rpm。
7.根据权利要求2所述的从布朗葡萄藻湿藻体中提取藻油的方法，其特征在于，所述步骤3)中烷烃溶剂与湿藻体的体积的比为I : I. 25 5。
8.根据权利要求7所述的从布朗葡萄藻湿藻体中提取藻油的方法，其特征在于，所述步骤3)中烷烃溶剂与湿藻体的体积的比为I : 5。
9.根据权利要求2所述的从布朗葡萄藻湿藻体中提取藻油的方法，其特征在于，在所述步骤3)中，所述烷烃溶剂为正己烷。
10.根据权利要求2所述的从布朗葡萄藻湿藻体中提取藻油的方法，其特征在于，在所述步骤I)中，所述布朗葡萄藻培养液生物量为2g干重/L。
全文摘要
本发明涉及一种从布朗葡萄藻湿藻体中提取藻油的方法。本发明的从布朗葡萄藻湿藻体中提取藻油的方法包括用乙二醇二甲醚对布朗葡萄藻湿藻体进行提取的步骤。本发明的方法具体的包括以下步骤1)将布朗葡萄藻培养液过滤、凝絮、沉降和离心得到布朗葡萄藻湿藻体；2)将步骤1)得到的湿藻体置于提取容器内，加入醚试剂震荡处理；3)向步骤2)中的提取容器中加入C5～C10烷烃溶剂并搅拌提取，收集含有藻油的提取溶剂；4)将步骤3)中的含有藻油的提取溶剂减压蒸馏，得到布朗葡萄藻藻油。本发明的优点在于直接以湿微藻体为材料进行烃类藻油的提取，解决了湿微藻提取率低、耗时长的难题。
文档编号C10G1/04GK102618314SQ20111002975
公开日2012年8月1日 申请日期2011年1月27日 优先权日2011年1月27日
发明者刘春朝, 徐玲, 王 锋, 郑森, 郭晨 申请人:中国科学院过程工程研究所