[发明专利]一种湿法提取纯化微藻藻油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及能源和微藻生物技术领域，特别涉及一种通过乙醇脱水-湿法提油-正己烷萃取来获得纯化微藻藻油的方法。

背景技术

随着人口的增长及生活水平的提高，世界范围内对能源，尤其是运输能源的需求量不断增大；与此同时，全球气候变暖及石油储量减少的问题日益突出。作为一种可本土供应的、容易生物降解的，以及可直接应用于现存柴油机并减少尾气排放的能源，生物柴油被广泛的认为是最具潜力的石油替代品。

目前，生物柴油开发面临的一个主要障碍是可再生原料的获得。据估计，原料成本占生物柴油总生产成本的45～58％(Energy Policy,2006,34(17):3268-3283)。因此，廉价的、且不影响食品市场的原料是未来可再生生物柴油发展的关键。而微藻，作为一种水生非食物作物，被认为最理想的生物柴油炼制原料，其产油能力是传统陆生作物的15～300倍(Biotechnology Advances,2007,25(3):294-306)，在理想条件下，其每亩的产能可达到5000～15000加仑每年，且不争地、争水、争粮。

如今，微藻中的甘油三酯通过酯交换反应制备生物柴油的技术已取得重大的突破，而微藻生物质的综合利用以及高成本的油脂提取技术是微藻生物柴油规模化开发的主要障碍。尤其是油脂提取过程，传统方法通常需要对微藻进行干燥处理，并涉及有毒溶剂的使用，导致藻类基质的污染问题。

普通小球藻(Chlorella vulgaris)用于炼制生物柴油的生命周期评估显示，传统的以干燥藻粉为原料的有机溶剂提取法中，小球藻的采收和干燥占整个炼制过程能源消耗的60％以上(The International Journal of Life Cycle Assessment,2010,15(7):704-714)，使得微藻生物柴油的炼制成本至少是传统柴油的10倍以上。

近年来，国内外科研工作者对从微藻培养池或藻泥中湿法提取油脂的技术进行了广泛地研究。但由于微藻坚韧的细胞壁，一些物种甚至还有额外的矿物质层，如硅藻，能够抵御外界高强度的破坏作用，使得湿法提取过程需要高强度的能源消耗。

酸碱水提法(Journal of Chemical Technology and Biotechnology,2000,75(5):348-352)作为一种无需干燥且避免使用有机溶剂的提取方法，曾广泛应用于生物质能源的开发。但该方法存在以下不足：1、油脂提取过程把蛋白质等其它成分也一并提取出来，造成营养物质的浪费；2、由于油脂在水中的溶解度小，酸碱水提法的油脂提取率往往仅有40～70％；3、由此产生的酸碱废水处理成本较高。

超临界流体萃取(SFE)(如超临界水、乙醇、甲醇等)是一种利用化合物在流体中的溶解度在高压和高温条件下显著性增加的提取方法[34]。虽然该方法避免了微藻干燥过程，且提取率高，可综合利用微藻生物质，但保持高压和高温所需的设备及能源投入巨大，限制了其在生物能源方面规模化的应用。

Teixeira等人提出了通过离子液体高效破坏细胞壁提取油脂的方法(Green Chemistry,2012,14(2):419-427)，常压100℃下，蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)在[BMIM]Cl中处理15min后，95％以上的细胞消失，该方法可直接应用于含水量90％以上的藻泥。但离子液体价格高昂，且回收难度大。

膜分离原位萃取法利用具有生物相容性溶剂(如十二烷、右旋柠檬烯和对伞花烃等)，微藻培养的同时进行油脂的提取，无需破坏细胞壁即可萃取培养池中微藻细胞中的油脂(Bioresource Technology,2013,134(2013):271-275)，但该方法提取效率低，且需要进一步的研究以确定其对微藻细胞活力及油脂合成是否具有长期的影响。

在目前的大多数湿法提取微藻油脂的方法中，或需要高能耗的微藻干燥过程，或需要高昂的设备及能源投入，或无法利用微藻中除油脂外的其它营养物质，或油脂提取率低等。对于微藻生物柴油的开发，高成本的生物质干燥和油脂提取过程，以及微藻生物质的综合利用是其规模化开发的主要障碍。

发明内容

为弥补现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提出一种乙醇脱水-湿法提油-正己烷萃取纯化以获得较纯净的微藻藻油的方法，该方法提取纯化微藻藻油，其可酯化油脂得率高，容易操作，能耗低。

本发明为达到其目的，采用的技术方案如下：

一种以乙醇脱水-湿法提油-正己烷萃取来获得纯化微藻藻油的方法，包括如下步骤：