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球等鞭金藻海藻油的提取工藝

發布日期:2018-06-22 11:15來源:中國油脂網作者:未知點擊次數:
 劉 群,徐中平,劉振華

(日照職業技術學院,山東 日照 276826)


摘要:以乙醚/石油醚為溶劑提取球等鞭金藻海藻油。以料液比、乙醚/石油醚體積比、提取溫度和提取時間為影響因素,海藻油得率為考察指標,通過單因素實驗和正交實驗,確定的最佳提取工藝條件為:料液比1∶ 15,乙醚/石油醚體積比1∶ 2,提取溫度20 ℃,提取時間5 h;在此條件下,球等鞭金藻海藻油得率為(408±1.1)%。
關鍵詞:球等鞭金藻;海藻油;提??;工藝條件
中圖分類號:TS224;S93    文獻標志碼:A    文章編號: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


  微藻蘊量豐富種類繁多,地球上大約存在3萬多種不同門類的微藻。近年來的研究表明,微藻中存在著豐富的結構獨特的有機化合物,如多不飽和脂肪酸、多糖、抗生素、毒素等,這些代謝產物具有多種多樣的生物活性[1]。這些生物活性物質是人類及動物生長發育所必需的物質,具有抗血栓、降血脂、防止血小板聚結、舒張血管等功能,對心腦血管疾病、關節炎、腎炎等疾病有良好的防治作用[2-4]。此外,這些生物活性物質還能促進腦細胞的生長發育,改善大腦機能。作為食物鏈基礎的海洋微藻是EPA和DHA的最初生產者,動物體內的這些物質也是從微藻中轉化而來。隨著海洋漁業資源的日益衰減,海洋微藻將成為人類獲得這些物質的主要資源。
  球等鞭金藻(Isochrysis galbana)是一種分布廣泛的海洋浮游單細胞藻類,屬于金藻門,金藻綱,等鞭金藻目,等鞭金藻科,等鞭金藻屬。由于其個體小,繁殖快,營養豐富,運動速度適中,又無含纖維素的細胞壁,易被貝類幼蟲捕捉、吞食和消化吸收,因而是海產經濟雙殼動物幼蟲良好的基礎餌料。近來又有相關報道表明,球等鞭金藻富含n-3多不飽和脂肪酸,尤其富含DHA和EPA[5],是一種具有DHA和EPA生產潛力的藻種。
     目前,常采用的藻類油脂提取方法有:酸熱法、索氏提取法、超臨界CO2萃取法(SCF-CO2)、有機溶劑法[6]等。有機溶劑法中常見的溶劑主要有乙醚、異丙醚、氯仿、乙醚/乙醇、石油醚、氯仿/甲醇[7,8]等。本實驗以乙醚/石油醚作為浸提劑提取海藻油。
1 材料與方法
1.1 材料、試劑
  球等鞭金藻原種購于中國海洋大學藻種庫,經實驗室活化后用于實驗藻種。
     石油醚、乙醚、乙醇、丙酮、尿素、氫氧化鉀、鹽酸均為分析純。
1.2 儀器、設備
  FD-1型冷凍干燥機,FC204型電子天平,BCD-236H型冰箱,SK-1型快速混勻器,GR21G型高速冷凍離心機,RE-52型旋轉蒸發器,101A-1E型電熱鼓風干燥箱,HH-S型水浴鍋,UV-2000型紫外分光光度計。
1.3 實驗方法
1.3.1 藻體凍融破碎處理 球等鞭金藻冷凍干燥成海藻粉,-20 ℃下冷凍,40 ℃溫水浴中融化5 min,反復2次制成海藻漿,鏡檢無完整藻體細胞。
1.3.2 海藻油提取 稱取一定量海藻漿,加入一定體積的提取劑,充氮氣密封后于一定溫度下振搖 (180 r/min)浸提一定時間。浸提物取上層液,于旋轉蒸發儀(60 ℃,吹氮氣)中蒸去溶劑,離心干燥得海藻油。
2 結果與分析
2.1 藻體細胞破碎方法的選擇
  微藻中的活性物質大多數存在于細胞內,如何有效地破碎海藻細胞以充分釋放這些活性物質是亟需解決的一個關鍵性問題。目前,主要破碎方法有研磨法、酸煮法、菌體自溶法(菌體在50  ℃下保溫2~3 d)、酶解法、反復凍融法、超聲波法等。
     本實驗采用反復凍融破碎藻體,具有操作簡便,不受外源性雜質污染的特點,并且設備簡單,能源消耗低,適合對光和熱較敏感的活性物質的提取和較大規模的生產。經過2次反復凍融處理,球等鞭金藻細胞的破碎率達99%以上。
2.2 海藻油提取單因素實驗
2.2.1 不同料液比對海藻油得率的影響 于處理好的球等鞭金藻海藻漿中,加入不同料液比的浸提劑(V(乙醚)∶ V(石油醚)=1∶ 2)于20 ℃浸提5 h,離心取上清液,于60 ℃吹氮氣除去浸提劑干燥至恒重,不同料液比處理后海藻油得率如表1所示。

 表1 不同料液比對海藻油得率的影響(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,表示差異顯著,下同。
  由表1可見,當料液比處于1∶ 5~1∶ 15之間時,海藻油得率隨浸提劑體積的增加而增大;當料液比為1∶ 15和1∶ 20時,海藻油得率變化不大。上述結果表明,料液比至少達到1∶ 15時,才能獲得較高的海藻油得率。


2.2.2 不同溶劑體積比對海藻油得率的影響 于處理好的球等鞭金藻海藻漿中按1∶ 15料液比加入不同乙醚/石油醚體積比的浸提劑于20 ℃浸提5 h,離心取上清液,于60 ℃吹氮氣除去浸提劑并干燥至恒重。不同乙醚/石油醚體積比的浸提劑處理后海藻油得率如表2所示。

表2 不同溶劑體積比對海藻油得率的影響(X±S,n=3)

溶劑體積比 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可見,浸提劑中隨石油醚比例增大,海藻油得率逐漸提高,當V(乙醚)∶ V(石油醚)=1∶ 2時海藻油得率增加較多。
2.2.3 提取溫度對海藻油得率的影響 于處理好的球等鞭金藻海藻漿中按1∶ 15的料液比加入體積比為1∶ 2的乙醚/石油醚浸提劑,于不同溫度下浸提5 h,離心取上清液,于60 ℃吹氮氣除去浸提劑并干燥至恒重,不同溫度對海藻油得率的影響如表3所示。

表3 不同提取溫度對海藻油得率的影響(X±S,n=3)

提取溫度/℃ 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可見,隨著提取溫度的增加,海藻油得率逐漸增加,但是20 ℃以后,增加程度不顯著。


2.2.4 提取時間對海藻油得率的影響 于處理好的球等鞭金藻海藻漿中按1∶ 15的料液比加入體積比為1∶ 2的乙醚/石油醚浸提劑,于20 ℃下浸提不同時間,離心取上清液,于60 ℃吹氮氣除去浸提劑并干燥至恒重,海藻油得率見表4。

表4 不同提取時間對海藻油得率的影響(X±S,n=3)

提取時間/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,提取時間對海藻油得率有明顯影響,在提取時間超過 5 H 時,海藻油得率趨于穩定.

 

2.3 海藻油提取正交實驗
  在上述單因素實驗基礎上,設計了料液比、乙醚/石油醚體積比、提取溫度、提取時間四因素三水平的正交實驗,實驗結果及分析見表5。

表5 L9 (34)正交實驗結果及分析

實驗號 料液比 乙醚/石油
醚體積比
提取溫度
/℃
提取時間
/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可見,在料液比、乙醚/石油醚體積比、提取溫度、提取時間4個因素中,乙醚/石油醚體積比對海藻油得率的影響最大,其次是提取溫度、料液比、提取時間。綜合考慮,選取最佳條件為:料液比1∶ 15、乙醚/石油醚體積比1∶ 2、提取溫度20 ℃、提取時間5 h。在此最佳條件下,取0.1 g球等鞭金藻海藻漿做重復實驗,提取的海藻油平均質量0.040 8 g,海藻油得率為(40.8±1.1)%。

3 結 論
  球等鞭金藻海藻油最佳提取條件為:料液比1∶ 15,乙醚/石油醚體積比1∶ 2,提取溫度20 ℃,提取時間5 h;在此條件下,球等鞭金藻海藻油得率為(40.8±1.1)%。

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