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用微生物發酵法提取DHA工藝及技術簡介

發布時間:2022-01-15   瀏覽:2327次

摘要:DHA初是從海洋生物中發現與提取的。隨著技術進步,人們逐步掌握了,利用微生物發酵的方法,來提取、濃縮,得到高品質的DHA。本文著重介紹,用溶劑法提取由微生物發酵(隱甲藻)得到DHA方法與工藝過程。

  關鍵詞:DHA、微生物發酵、藻油、溶劑法、提取

  1前言

  DHA(Docosahexaenoicacid,22:6△4.7.10.13.16.19,全名二十二碳六烯酸)是一種重要的長鏈多不飽和脂肪酸(polyunsaturatedfattyacid,簡稱PUFA),屬于ω-3系列(分子結構式中個雙鍵位于-COOH基團反側的第三個鍵上,即ω-3系列)。人和其它哺乳動物只有△4、△5、△6及△9去飽和酶,缺乏△9以上的去飽和酶,因此無法自身合成DHA,必須由食物來提供。

  自上世紀90年代以來,DHA一直是兒童營養品的一大焦點。英國腦營養研究所克羅夫特教授和日本營養學家奧由占美教授早揭示了DHA的奧秘,他們的研究結果表明:DHA是人的大腦發育、成長的重要物質之一。DHA作為一種脂肪酸,其增強記憶與思維能力、提高智力等作用更為顯著。研究發現,體內DHA含量高的人的心理承受力較強、智力發育指數也高。

  鑒于對DHA的認識不斷加深,開發利用DHA技術不斷進步,如何得到高品質、高含量的DHA,一直是人們追求的目標?,F在,利用微生物發酵(隱甲藻)可得到50%的出油率,用正己烷萃取調配好的發酵液,在低溫下濃縮,經精制后,可得到含量占總油40~45%的DHA。

  2工藝過程

  發酵。

  第二提取工藝過程,這里主要介紹萃取工藝:

  正己烷

  ↓加熱┌→菌渣二次處理

  發酵液→脫水濃縮→萃取罐→破壁→快速攪拌→靜止→上清液→低溫真空濃縮→富含DHA脂溶性液體

  2.1、發酵液脫水濃縮。發酵液內含有大量的水(90%以上),首先要脫水。不脫水菌液體積大,占用萃取罐空間大,就需要增加萃取罐的體積,也相應增加了投資成本。目前,根據我們轉讓技術的使用廠家來看,主要有兩種:陶瓷膜過濾、離心機分離。

  陶瓷膜過濾:膜過濾技術是現代分離技術領域的分支,主要作用是從氣相或液相物質中去除(截留)膠體、細菌和固體物質,以達到凈化、分離和濃縮等工藝的目的。濾膜具有膜面光滑、無碎屑、厚度薄、吸附濾液少、孔隙率高、微孔結構均勻、過濾效果好和過濾速度快等諸多優點,現已被廣泛應用于食品飲料、醫藥、化工、電子、能源、環保和檢驗等領域。過濾的方式包括正壓和負壓過濾,均是使水和較小顆?;蚍肿拥娜苜|能通過一定孔徑的濾膜,大的顆?;蚍肿尤苜|則不能透過,從而使大顆?;蚋叻肿游镔|脫水、濃縮,提高檢出率的目的[1]。

  膜過濾剛開始使用效果很好,過濾也快。但使用幾個小時后,發現過濾速度、過濾效果都不如前。造成藻油孢子破碎,油乳化嚴重。分析原因:過濾一段時間后,可能是部分菌體或其它物質堵塞了濾孔,增加了輸送泵的負荷、泵體對發酵液的剪切,造成藻油孢子破裂。

  離心脫水:碟式分離機是沉降式離心機中的一種,用于分離難分離的物料。

  碟式分離機是立式離心機,轉鼓裝在立軸上端,通過傳動裝置由電動機驅動而高速旋轉。轉鼓內有一組互相套疊在一起的碟形零件--碟片。碟片與碟片之間留有很小的間隙。懸浮液(或乳濁液)由位于轉鼓的進料管加入轉鼓。當懸浮液(或乳濁液)流過碟片之間的間隙時,固體顆粒(或液滴)在離心機作用下沉降到碟片上形成沉渣(或液層)。沉渣沿碟片表面滑動而脫離碟片并積聚在轉鼓內直徑大的部位,分離后的液體從出液口排出轉鼓。碟片的作用是縮短固體顆粒(或液滴)的沉降距離、擴大轉鼓的沉降面積,轉鼓中由于安裝了碟片而大大提高了分離機的生產能力。積聚在轉鼓內的固體在分離機停機后拆開轉鼓由人工清除,或通過排渣機構在不停機的情況下從轉鼓中排出。

  碟式分離機可以完成兩種操作:液-固分離(即底濃度懸浮液的分離),稱澄清操作;液-液分離(或液-液-固)分離(即乳濁液的分離),稱分離操作。

  離心機分離,能很好解決乳化現象,但是如調節不好,會再排出水的同時帶走部分藻油孢子,造成不必要的損失。

  此道工藝能脫去35~50%的水。

  2.2、萃取。萃取的方法有兩種:一是萃取罐內先加入準備放入菌液2~3倍體積的正己烷(溫度≤50℃),再投入破過壁的菌液,邊投入邊攪拌(攪拌速度45r.p.m左右)。菌液投完后,再攪拌5min,然后靜止分離。

  第二種方法是萃取罐內先投入一定量的菌液,再加入一定量的破壁劑,攪拌破壁。然后,加入2~3倍體積的正己烷(溫度≤50℃),快速攪拌(攪拌速度60r.p.m左右)10min,使菌液與溶劑深度混合,然后靜止分離。

  分離后,要么把下邊的菌渣打入另一個萃取罐進行第二次萃??;要么把上清液抽走,再投入溶劑進行第二次萃取。上清液放入混和油暫存罐,靜止、分離。重相部分投入萃取罐,萃取用;輕相部分,則低溫濃縮、蒸發。

  萃取時,加入溶劑的多少、攪拌速度及時間是重要參數,應根據小試來掌握。如控制不好,可能會出現乳化現象。一旦出現乳化現象,就用90°以上的酒精來破乳。

  現在,我們根據實際需要,又設計出了一套連續萃取DHA工藝。它不僅提高了產量,減少了投資成本;同時,提高了產品質量,降低了勞動強度,是今后生產的工藝。

  2.3、破壁。我所接觸提取DHA工藝中,采用破壁的方法主要是:機械法、化學法兩種。

  機械法為物理法,靠機械能來達到破壁的效果。主要采用研磨法、高壓均質法。在破壁的時候,由于沒有及時與溶劑接觸,會造成油粒與水混合,在外力作用下發生乳化。

  化學法主要為酶溶解法。它能破壞細胞壁,釋放細胞內的油粒。

  破壁效果,要在顯微鏡下觀察,酶蛋白法的破壁率能達到100%。

  2.4、濃縮。濃縮根據產量大小可分為間歇式、連續式兩種。要求溫度≤50℃;真空度在-0.085MPa以上。

  用以上工藝生產出來的DHA總毛油量為:12.5g/L發酵液以上;含量(相對)40~45%左右;酸價5.6mgKOH/g左右;色澤鮮紅的流體。

  DHA等含量分析表[2]

  總結:用正己烷溶劑法生產DHA是一個成熟的工藝,我們已在國內承建三家企業,各家均取得了良好的經濟效益和社會效益。為國民素質提高及下一代智力水平的提高,做到了應有的貢獻。

  參考資料

 ?。?]寧培勇等濾膜過濾技術應用研究進展[期刊論文]-中國消毒學雜志2006(1)


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