[发明专利]一种利用黄丝藻综合炼制生物产品、生物柴油和生物材料的方法

说明书

本发明公开一种利用黄丝藻综合炼制生物产品、生物柴油和生物材料的方法。本发明首次提出利用丝状微藻‑黄丝藻的同一种生物质原料联合生产棕榈油酸、金藻昆布糖、生物柴油和纳米纤维素。微藻生物质资源的全方位利用使得微藻产业中生物产品、生物能源和生物纳米材料更好的耦合，有效地增加经济效应。本发明首次建立一条高效的、合理的黄丝藻生物质资源的生物炼制技术路线，即先用稀酸处理微藻生物质，提取胞内多糖，且使得细胞壁结构疏松，更有利于下一步的油脂抽提，而最后的剩余藻渣也被充分利用起来。该技术路线显著降低了生产成本，提高了微藻生物质的利用效率，具有明显的补偿效应。

技术领域

本发明专利涉及丝状微藻-黄丝藻(Tribonema sp.)生物质资源的综合炼制，先后从黄丝藻同一生物质原料中提取分离金藻昆布糖、棕榈油酸等活性物质，以及利用提取的油脂和剩余的藻渣分别制备生物柴油和纳米纤维素的技术方法，属于微藻天然产物的分离纯化、生物柴油和生物纳米材料制备等领域，包括提取、色谱柱层析、尿素包埋、酸碱催化甲酯化、酸解等相关技术。

背景技术

目前，微藻生物燃料被认为是最有可能替代传统化石燃料的一种新型的、可再生、可持续的清洁能源。但是，由于技术的局限，主要集中于上游工艺中高油脂产率的优质藻株筛选、高效的微藻规模化培养及节能的采收技术，使得生产成本远高于当前的化石燃料产品，制约了第三代微藻生物能源的商业化发展。

近年来，越来越多的研究者意识到仅仅依靠微藻细胞中油脂或者淀粉组分来实现微藻生物能源大规模的经济化生产是不现实的。微藻，作为一个能将无机物高效转化为有机物的“光合工厂”，除了能够积累油脂、淀粉和蛋白质外，还能够合成一些高附加值的活性物质，如不饱和脂肪酸、活性多糖、类胡萝卜素等。所以，有研究者提出建立微藻生物能源和高附加值生物产品的耦合生产工艺，通过充分挖掘和多角度的利用微藻生物质资源，或许是打通微藻生物能源经济可行性的一条重要途径。因此，生物炼制的概念开始被引入到微藻生物质资源的综合加工过程中，通过生物炼制的方法生产出一系列高价值生物产品去补偿生物能源的生产成本。尽管如此，实现微藻生物炼制经济最大化的前提是要选择优质的藻株和建立合理的炼制工艺。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种利用黄丝藻综合炼制金藻昆布糖、棕榈油酸、生物柴油及纳米纤维素的方法。其炼制路线如图1所示。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种利用黄丝藻综合炼制金藻昆布糖、棕榈油酸、生物柴油及纳米纤维素的方法，包括以下步骤：

步骤1、黄丝藻的培养：将黄丝藻接种于柱状光生物反应器(或平板光反应器)中，采用mBG-11液体培养基培养，当黄丝藻的生物量浓度达到5.5～6.5g/L时，通过筛绢过滤收获湿藻泥(即生物质)，湿藻泥经真空冷冻干燥或低温烘干后获得干藻粉；

步骤2、稀酸预处理和提取金藻昆布糖：将步骤1的黄丝藻干藻粉先用稀硫酸处理，一方面用于提取微藻细胞内的可溶性多糖----金藻昆布糖，另一方面改变细胞壁的结构，有利于下一步的油脂提取；再分离残留藻体和稀酸提取液上清；稀酸提取液上清通过醇沉、去蛋白、柱层析等分离过程后，获得的精制多糖即为金藻昆布糖；残留藻体水洗后烘干获得提糖后的藻渣，用于总脂的提取；

步骤3、总脂的提取：将步骤2获得的提糖后的藻渣与正己烷和乙醇混合后，先经过超声预处理，然后50℃～60℃水浴恒温搅拌提取油脂；该过程至少重复三次，直到藻渣变成灰白色；而收获的上清合并后，除去正己烷和乙醇，即得到总脂提取物；收获的藻渣为脱脂藻渣；

步骤4、棕榈油酸的分离浓缩：将步骤3中的总脂提取物皂化处理后，通过低温冷冻沉淀法使饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸分离；低温静置后，抽滤所产生滤液(富含不饱和脂肪酸盐)，通过酸解和尿素包埋等过程后获得了高浓度的棕榈油酸；