微澡炼油综述.doc

从微藻中提取粗脂的方法综述摘要：微藻是指那些只有在显微镜下才能辨别形态的微小藻类。部分微藻富含油脂。微藻油脂提取步骤大致包括破胞处理、分离提取。大致方法有超声破碎处理、冻融破碎处理和石油醚乙醚、异丙醇法、氯仿甲醇法。本文大致叙述了这几种方法的原理和操作。关键词：微藻 油脂提取 反复冻融 石油醚乙醚一、引言 微藻是指那些只有在显微镜下才能辨别形态的微小藻类，在陆地、海洋分布广泛，营养丰富、光合利用度高的自养植物。部分微藻中含有数量相当可观的油脂类物质，可以直接提取得到微藻油。而微藻油可以用来生产生物柴油。例如，小球藻（Chlorella）为绿藻门小球藻属普生性单细胞绿藻，是一种球形单细胞淡水藻类，直径38微米，是地球上最早的生命之一,出现在20多亿年前，基因始终没有变化，是一种高效的光合植物，以光合自养生长繁殖，分布极广。有数据表明：机械搅拌发酵罐中大规模异养培养小球藻，最高细胞十重浓度达到了433gL，总油脂含量也可高达57.7。 在世界能源危机和环境污染的双重影响下,生物质能源由于可再生、低污染等优势,被认为是在未来一个较短时期内最有潜力缓解能源危机的石油替代品。而微藻由于具有生物量大、光合效率高、生长周期短、油脂含量高和环境友好等优点,有望破解后石油时代的能源危机，藻类尤其是微藻类将会成为提供新能源和新资源的“明星”,微藻的能源化利用有望成为“后石油时代”破解能源危机的一把金钥匙。在最近两年,不管是国内外有关利用微藻生产生物燃料的基础研究,还是应用开发报道都呈现大幅增长的态势。但是微藻油脂是胞内产物，如何实现有效的破碎藻细胞以充分释放并高效率地提取出来是急需解决的一个关键性问题。目前业内关于微藻油脂破碎提取还没有一个统一的定论，各种方法都有各自的缺点，本文通过查阅大量文献，总结比较几种典型的微藻破碎提取方法。二、微藻提取方法及操作1、微藻油脂提取过程框图 微藻油脂提取大致分为浓缩、破胞、油脂提取三部分，微藻油脂提取过程如图一。分离提取破胞处理离心浓缩 微藻油脂破碎藻液浓藻液微藻培养液图一 微藻油脂提取过程框图2、破胞处理方法及操作微藻油脂为胞内产物，在提取之前必须将微藻进行破碎处理，以将微藻胞内产生的油脂释放出来，再进行下一步提取操作。1 超声破碎处理：超声波是一种弹性机械振动波，是听觉阈以外的振动，它产生强烈振动，高速度、强烈的空化效应，搅拌作用，因此能破坏细胞的完整性，使细胞内的活性组分渗透到胞外，以提高有效成分的提出率取待处理藻液20 mL，在冰浴，超声功率400 W 条件下超声处理，以破碎前后显微镜下观察完整细胞的个数计算细胞破碎率，每个条件平行计数4次2 冻融破碎处理：反复冻融是借助于冰晶在胞内外的分布不均和冰晶的成长对细胞所造成的机械伤，将待处理藻液一20温度下冷冻，40温水浴中融解5 min，反复2次，以破碎前后显微镜下观察完整细胞的个数计算细胞破碎率，每个条件平行计数4次。超声波法适合于对大多数藻细胞的破碎，其破碎率明显高于反复冻融法生长在温度较高环境下的微藻细胞比较适合用反复冻融法进行破碎反复冻融法对藻细胞进行破碎，虽然处理的时间长，但处理量大，在整个处理过程中始终保持较低的温度，特别适合于热敏性的活性物质的提取前预处理。3、油脂分离提取方法及操作油脂提取一般采用有机溶剂萃取的方法，利用油脂能溶于有机溶剂的特点，然后根据不同的沸点可以把油脂蒸馏出来。一般来说，所用有机萃取剂的沸点没有油脂的高。1 改良的酸水解法:称取湿藻体或干藻粉1 g，置于50 mL带盖离心管中，加入4 mL灭菌蒸馏水，混匀后加入5 mL盐酸，将离心管置于70一80水浴中20 min，取出离心管，加入5 mL 95的乙醇，混匀。冷却后加入10 mL乙醚，加盖振摇1min，小心开盖，放出气体。4 000 rmin离心2 min，吸取上清液于已恒重的锥形瓶中，再加5 mL乙醚于离心管中，加盖振摇1 min，4 000 rmin离心2 min，吸取上清液于原锥形瓶中。将锥形瓶置于水浴锅上蒸干，再置于95105 烘箱中干燥2 h，取出冷却后称重，计算微藻中油脂得率。2 石油醚乙醚：乙醚-石油醚（1：2）体积比为1：3的比例向1份匀浆液中加入3份乙醚-石油醚（1：2），在混合器中，30min定时高强度搅拌，萃取时间5h。4 000 rmin离心5min，吸取上清液于已恒重的锥形瓶中，将锥形瓶置于40水浴锅上蒸干，再置于95105 烘箱中干燥2 h，取出冷却后称重，计算微藻中油脂得率。3 异丙醇法：称取湿藻体或干藻粉l g，置于10 mL离心管中，加入5 mL异丙醇(60预热)，室温下萃取10 h，4 000 rmin离心2 min，吸取上清液于已恒重的锥形瓶中，再向离心管中加入5mL异丙醇，室温萃取l h，离心吸取上清液于原锥形瓶中。将锥形瓶置于水浴锅上蒸干，再置于95105 烘箱中干燥2 h，取出冷却后称重，计算微藻中油脂得率。4 乙醇法： 称取一定量经破胞处理后的湿藻体或干藻粉，每克加入5 mL 96的乙醇，室温下500 rh动萃取10 h，4 000 rmin离心2min，吸取上清液于已恒重的锥形瓶内，残渣再加入5 mL 96的乙醇萃取1.25 h。离心吸取上清液于原锥形瓶中。将锥形瓶置于水浴锅上蒸干，再置于95105烘箱中干燥2h，取出冷却后称重，计算微藻中油脂得率。5 氯仿甲醇法： 将充分进行破胞处理后的干燥粉，加入氯仿甲醇混合剂（氯仿：甲醇：水的体积比为1:2:0.8）提取油脂，定期摇动，离心，收集提取液，下层沉淀重复上述操作，共提取3次，合并所有提取液，加入氯仿和水，是溶液中氯仿，甲醇，水的最终浓度为1:1:0.9。混匀静置，上层为水相，含盐类和水溶性物质，下层为氯仿层，收集氯仿层，并蒸去氯仿，称重，计算微藻中油脂得率。 从上面叙述的几种方法看，有的破碎藻液需要干燥，有的也可以不干燥。按照萃取时藻细胞的状态不同，可以分为干法萃取和湿法萃取。所谓干法萃取就是破碎后的藻液需干燥后加入萃取剂提取，湿法干燥就是破碎后的藻液可以不需干燥直接加入萃取剂提取。湿法干燥不需加热处理，不仅操作简单，而且在大规模工业生产中，降低成本，提高经济效益，但是残留的水会使某些萃取剂“中毒”，造成收率下降。三、思考与结束语随着人类社会资源短缺的压力和环境问题日益突出，通过微藻转化生产生物柴油及其它相关代谢产品，部分替代化石能源，将是可持续发展的必然要求。但在研究、开发和利用微藻油脂的过程中，还存在一些具体问题，主要包括：第一，对于培养后微藻采用离心的方法收集微藻细胞，限制微藻的大规模生产；第二，破胞过程若采用超声波破碎的方法实际生产过程中成本太高；第三，油脂萃取技术还不成熟；以上这些给工艺设计和生产带来了较大困难，阻碍了利用微藻生产油脂的进程。为提高微藻产油能力和微藻油脂提取收率，对微藻的改造至少可从以下三方面进行：一是加快微藻的生长速度；二是采用异养培养方式培养小球藻；三是诱变育种，开发新藻种。比如：采用絮凝剂的方法沉淀微藻细胞，解决藻细胞采收问题；利用基因工程技术在分子水平上改造微藻基因，提高外源基因在藻类中的表达效率，使微藻油脂分泌到胞外。利用微藻大规模培养生产生物柴油在国内是一个崭新的领域。随着对藻种选育研究和微藻的工程改造继续深入，培养条件、培养方式、生物反应器等的不断改进，提取、分离和转化的工艺不断完善，这无疑将有助于克服微藻油脂生产上所面临的困难。因此微藻油脂生产生物柴油不仅具有重要的科学意义，更具有潜在的应用前景。【参考文献】1 胡洪营 ，李鑫. 利用污水资源生产微藻生物柴油的关键技术及潜力分析J. 生态环报2010, 19(3)：739-7442 裴兆意壳聚糖絮凝剂的制备及其在食品工业上的应用D 武汉：华中农业大学食品科学院，20073 陈伟平，陈必链 ，张艳燕三种微藻细胞破碎方法的比较J 生物技术2008,18（1）:55-584 张国权，李琳小球藻的絮凝沉降吸收J 粮油加工与食品机械2002（12）：51-535 田瑞华生物分离工程M北京：科学出版社，20076 李华佳，杨方美藻胆蛋白的提取技术与生物活性的研究J食品科学，2OO5,