[发明专利]一种提取异养小球藻中性油脂的方法

说明书

技术领域

本发明属于可再生能源领域，特别涉及一种提取异养小球藻中性油脂的方法。具体说是将未经过干燥脱水的小球藻通过球磨机的机械破碎和超声波的辅助传质作用，在弱极性有机溶剂的浸润中，破碎小球藻细胞壁，提取其中的油脂成分，最后经过中性有机溶剂的萃取精炼，得到的中性油脂，然后经转酯化反应可以用于制备生物柴油。

背景技术

面对世界范围内石化燃料的逐步枯竭，寻找可再生的新一代能源正在成为全世界关注的重点。其中，微藻生物柴油被看作是最有竞争力的能够彻底替代石化燃料并且不影响粮食和其他农产品生产的可再生液体生物燃料。与众多能源植物相比，利用微藻生产液体生物燃料，具备大量吸收二氧化碳，缓解全球的温室效应，生物油脂产量高，培养过程不占用耕地等诸多优点，但目前却没有成功的大规模产业化的范例，市场上也未见藻类生物柴油的供给，其主要原因是产生成本问题。

清华大学微藻生物能源实验室吴庆余课题组以优选的淡水绿藻Cholorella protothecoides 0710为藻种，对其进行代谢改造和培养优化，使其产生大量中性油脂，用以制备生物柴油，该发明已发表多篇论文：(1)Xu，H.，Miao，X.L，Wu，Q.Y.(2006)High quality biodiesel production from a microalga Chlorella protothecoides by heterotrophic growth in fermenters.Journal of Biotechnology，126(4)，499-507.(2)Xiong，W.，Li，X.，Xiang，J.，Wu，Q.Y.(2008)High-density fermentation of microalga Chlorella protothecoides in bioreactor for microbio-diesel production.Applied Microbiology and Biotechnology，78(1)，29-36.(3)Xiong，W.，Gao，C.F.，Yan，D.，Wu，C.，Wu，Q.Y.(2010)Double CO2 fixation in photosynthesis-fermentation model enhances algal lipid synthesis for biodiesel production.Bioresource Technology，101(7)，2287-2293.已申请专利CN101230364A“一种利用异养小球藻高密度发酵生产生物柴油的方法”CN101280328“一种从自养到异养两步培养小球藻生产生物柴油的方法”。

为了降低小球藻生物柴油的总体生产成本，本课题组从生产的各个环节入手，进行工艺改进和优化。目前限制微藻生物柴油的低成本生产的瓶颈之一，是缺乏经济高效规模化提取藻细胞油脂的方法。小球藻呈圆球形，细胞直径在2μm左右，其细胞壁较普通微生物的细胞壁厚，整个细胞结构非常稳定和坚固，对破壁技术要求较高，加之小球藻为水生物种，水的存在也不利用中性油脂的提取。小球藻油脂的提油方法主要有干藻提油法和湿藻提油法。将收获回来的湿藻先经过干燥处理，脱去水分。在干燥之后，用亲脂溶剂萃取浓缩的生物质物质从而得到藻油。因此，提油技术的改进，对提高能量利用率，降低生产成本，至关重要。由于干燥小球藻的过程能耗很高，且需要较长时间，所以出现了利用湿藻来提取其中油脂的方法，即湿藻提取法。需要指出的是，这里所说的湿藻是指经过初步的沉降和离心处理，但是没有经过热烘干的藻，含水量大约为61.9±3.1％(水分重量/总重量)。目前，在微藻能源领域内，没有可以用于工业化生产的湿藻油脂提取方法。本发明提供了一种大量提取小球藻油脂的方法，缩短了生产周期，简化了工艺流程，能够满足工业化应用的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提取异养小球藻中性油脂的方法，其特征在于，利用球磨机的机械剪切力和超声波的辅助传质，借助弱极性有机溶剂的浸润，破碎干燥小球藻(干藻粉)细胞壁和未干燥脱水的小球藻(湿藻)细胞壁，使细胞中的油脂释放到有机溶剂中，之后回收有机溶剂，蒸馏精制后得到中性油脂，用以制备生物柴油。以异养发酵培养的大量高油脂含量的小球藻为操作对象，具体步骤如下：

(1)离心收获异养小球藻细胞；(2)在弱极性有机溶剂中对异养小球藻细胞进行球磨；(3)分离磨介球；(4)在弱极性有机溶剂中超声波破碎异养小球藻细胞壁；(5)离心去除细胞碎片；(6)蒸发去除研磨溶剂；(7)加入抽提溶剂精炼。