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球等鞭金藻海藻油的提取工艺

发布日期:2018-06-22 中国油脂网

 刘 群,徐中平,刘振华

(日照职业技术学院,山东 日照 276826)


摘要:以乙醚/石油醚为溶剂提取球等鞭金藻海藻油。以料液比、乙醚/石油醚体积比、提取温度和提取时间为影响因素,海藻油得率为考察指标,通过单因素实验和正交实验,确定的最佳提取工艺条件为:料液比1∶ 15,乙醚/石油醚体积比1∶ 2,提取温度20 ℃,提取时间5 h;在此条件下,球等鞭金藻海藻油得率为(408±1.1)%。
关键词:球等鞭金藻;海藻油;提取;工艺条件
中图分类号:TS224;S93    文献标志码:A    文章编号:1003-7969(2010)02-0021-03

Extraction of algae oil from Isochrysis galbana
LIU Qun,XU Zhongping,LIU Zhenhua
(Rizhao Polytechnic,Rizhao 276826,Shandong,China)

 

Abstract:The algae oil was extracted from Isochrysis galbana with ethyl-petroleum ether.The effects on the oil yield of ratio of stuff to liquid,volume ratio of ethyl ether to petroleum ether,extraction temperature and time were researched.The optimal conditions were determined by orthogonal experiment as follows:ratio of stuff to liquid 1∶ 15,volume ratio of ethyl ether to petroleum ether 1∶ 2,extraction temperature 20 ℃,extraction time 5 h.Under the optimal conditions the oil yield was (408±11)%.
Key words:Isochrysis galbana;algae oil;extraction;parameters


  微藻蕴量丰富种类繁多,地球上大约存在3万多种不同门类的微藻。近年来的研究表明,微藻中存在着丰富的结构独特的有机化合物,如多不饱和脂肪酸、多糖、抗生素、毒素等,这些代谢产物具有多种多样的生物活性[1]。这些生物活性物质是人类及动物生长发育所必需的物质,具有抗血栓、降血脂、防止血小板聚结、舒张血管等功能,对心脑血管疾病、关节炎、肾炎等疾病有良好的防治作用[2-4]。此外,这些生物活性物质还能促进脑细胞的生长发育,改善大脑机能。作为食物链基础的海洋微藻是EPA和DHA的最初生产者,动物体内的这些物质也是从微藻中转化而来。随着海洋渔业资源的日益衰减,海洋微藻将成为人类获得这些物质的主要资源。
  球等鞭金藻(Isochrysis galbana)是一种分布广泛的海洋浮游单细胞藻类,属于金藻门,金藻纲,等鞭金藻目,等鞭金藻科,等鞭金藻属。由于其个体小,繁殖快,营养丰富,运动速度适中,又无含纤维素的细胞壁,易被贝类幼虫捕捉、吞食和消化吸收,因而是海产经济双壳动物幼虫良好的基础饵料。近来又有相关报道表明,球等鞭金藻富含n-3多不饱和脂肪酸,尤其富含DHA和EPA[5],是一种具有DHA和EPA生产潜力的藻种。
     目前,常采用的藻类油脂提取方法有:酸热法、索氏提取法、超临界CO2萃取法(SCF-CO2)、有机溶剂法[6]等。有机溶剂法中常见的溶剂主要有乙醚、异丙醚、氯仿、乙醚/乙醇、石油醚、氯仿/甲醇[7,8]等。本实验以乙醚/石油醚作为浸提剂提取海藻油。
1 材料与方法
1.1 材料、试剂
  球等鞭金藻原种购于中国海洋大学藻种库,经实验室活化后用于实验藻种。
     石油醚、乙醚、乙醇、丙酮、尿素、氢氧化钾、盐酸均为分析纯。
1.2 仪器、设备
  FD-1型冷冻干燥机,FC204型电子天平,BCD-236H型冰箱,SK-1型快速混匀器,GR21G型高速冷冻离心机,RE-52型旋转蒸发器,101A-1E型电热鼓风干燥箱,HH-S型水浴锅,UV-2000型紫外分光光度计。
1.3 实验方法
1.3.1 藻体冻融破碎处理 球等鞭金藻冷冻干燥成海藻粉,-20 ℃下冷冻,40 ℃温水浴中融化5 min,反复2次制成海藻浆,镜检无完整藻体细胞。
1.3.2 海藻油提取 称取一定量海藻浆,加入一定体积的提取剂,充氮气密封后于一定温度下振摇 (180 r/min)浸提一定时间。浸提物取上层液,于旋转蒸发仪(60 ℃,吹氮气)中蒸去溶剂,离心干燥得海藻油。
2 结果与分析
2.1 藻体细胞破碎方法的选择
  微藻中的活性物质大多数存在于细胞内,如何有效地破碎海藻细胞以充分释放这些活性物质是亟需解决的一个关键性问题。目前,主要破碎方法有研磨法、酸煮法、菌体自溶法(菌体在50  ℃下保温2~3 d)、酶解法、反复冻融法、超声波法等。
     本实验采用反复冻融破碎藻体,具有操作简便,不受外源性杂质污染的特点,并且设备简单,能源消耗低,适合对光和热较敏感的活性物质的提取和较大规模的生产。经过2次反复冻融处理,球等鞭金藻细胞的破碎率达99%以上。
2.2 海藻油提取单因素实验
2.2.1 不同料液比对海藻油得率的影响 于处理好的球等鞭金藻海藻浆中,加入不同料液比的浸提剂(V(乙醚)∶ V(石油醚)=1∶ 2)于20 ℃浸提5 h,离心取上清液,于60 ℃吹氮气除去浸提剂干燥至恒重,不同料液比处理后海藻油得率如表1所示。

 表1 不同料液比对海藻油得率的影响(X±S,n=3)

料液比 海藻油得率/%
   1∶ 5 30.04±0.21
   1∶ 10 35.11±0.32
   1∶ 15 39.05±0.19*
   1∶ 20 40.03±0.27

注:p<0.05,表示差异显著,下同。
  由表1可见,当料液比处于1∶ 5~1∶ 15之间时,海藻油得率随浸提剂体积的增加而增大;当料液比为1∶ 15和1∶ 20时,海藻油得率变化不大。上述结果表明,料液比至少达到1∶ 15时,才能获得较高的海藻油得率。


2.2.2 不同溶剂体积比对海藻油得率的影响 于处理好的球等鞭金藻海藻浆中按1∶ 15料液比加入不同乙醚/石油醚体积比的浸提剂于20 ℃浸提5 h,离心取上清液,于60 ℃吹氮气除去浸提剂并干燥至恒重。不同乙醚/石油醚体积比的浸提剂处理后海藻油得率如表2所示。

表2 不同溶剂体积比对海藻油得率的影响(X±S,n=3)

溶剂体积比 海藻油得率/%
 V(乙醚)∶ V(石油醚)=3∶ 1 30.14±0.25
 V(乙醚)∶ V(石油醚)=1∶ 1 33.07±0.36
 V(乙醚)∶ V(石油醚)=1∶ 2 38.15±0.21*
 V(乙醚)∶ V(石油醚)=1∶ 3 39.09±0.43

 由表2可见,浸提剂中随石油醚比例增大,海藻油得率逐渐提高,当V(乙醚)∶ V(石油醚)=1∶ 2时海藻油得率增加较多。
2.2.3 提取温度对海藻油得率的影响 于处理好的球等鞭金藻海藻浆中按1∶ 15的料液比加入体积比为1∶ 2的乙醚/石油醚浸提剂,于不同温度下浸提5 h,离心取上清液,于60 ℃吹氮气除去浸提剂并干燥至恒重,不同温度对海藻油得率的影响如表3所示。

表3 不同提取温度对海藻油得率的影响(X±S,n=3)

提取温度/℃ 海藻油得率/%
4 31.21±0.33
20 38.07±0.29*
30 39.02±0.16
40 40.03±0.25

 由表3可见,随着提取温度的增加,海藻油得率逐渐增加,但是20 ℃以后,增加程度不显著。


2.2.4 提取时间对海藻油得率的影响 于处理好的球等鞭金藻海藻浆中按1∶ 15的料液比加入体积比为1∶ 2的乙醚/石油醚浸提剂,于20 ℃下浸提不同时间,离心取上清液,于60 ℃吹氮气除去浸提剂并干燥至恒重,海藻油得率见表4。

表4 不同提取时间对海藻油得率的影响(X±S,n=3)

提取时间/h 海藻油得率/%
2 20.30±0.36
3 31.23±0.13
5 38.04±0.19*
7 39.06±0.31

由表4可知,提取时间对海藻油得率有明显影响,在提取时间超过 5 H 时,海藻油得率趋于稳定.

 

2.3 海藻油提取正交实验
  在上述单因素实验基础上,设计了料液比、乙醚/石油醚体积比、提取温度、提取时间四因素三水平的正交实验,实验结果及分析见表5。

表5 L9 (34)正交实验结果及分析

实验号 料液比 乙醚/石油
醚体积比
提取温度
/℃
提取时间
/h
海藻油得
率/%
1 1(1∶ 10) 1(1∶ 1) 1(10) 1(5) 24.80
2 1 2(1∶ 2) 2(20) 2(6) 35.60
3 1 3(1∶ 3) 3(30) 3(7) 30.70
4 2(1∶ 15) 1 2 3 33.50
5 2 2 3 1 40.60
6 2 3 1 2 31.70
7 3(1∶ 20) 1 3 2 34.50
8 3 2 1 3 38.70
9 3 3 2 1 31.90
k1 30.37 30.94 30.30 32.43  
k2 35.27 38.30 33.67 33.93  
k3 35.03 31.43 35.27 34.30  
R 4.90 7.36 4.97 1.80  

 由表5可见,在料液比、乙醚/石油醚体积比、提取温度、提取时间4个因素中,乙醚/石油醚体积比对海藻油得率的影响最大,其次是提取温度、料液比、提取时间。综合考虑,选取最佳条件为:料液比1∶ 15、乙醚/石油醚体积比1∶ 2、提取温度20 ℃、提取时间5 h。在此最佳条件下,取0.1 g球等鞭金藻海藻浆做重复实验,提取的海藻油平均质量0.040 8 g,海藻油得率为(40.8±1.1)%。

3 结 论
  球等鞭金藻海藻油最佳提取条件为:料液比1∶ 15,乙醚/石油醚体积比1∶ 2,提取温度20 ℃,提取时间5 h;在此条件下,球等鞭金藻海藻油得率为(40.8±1.1)%。

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