甲酸处理对微藻油脂提取的影响.pdf

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1、V01．36高等学校化学学报No．32015年3月CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES499～5O4doi：10．7503／cjcu20140707甲酸处理对微藻油脂提取的影响王松梅，关鼎耀，杜伟，赵雪冰，刘德华(清华大学化工系，北京100084)摘要采用易于回收的有机酸处理微藻细胞，以微藻Chlorellaprotothecoides为原料，系统研究了甲酸处理对微藻油脂提取的影响．结果表明，甲酸能有效破碎微藻细胞，最终油脂得率和脂肪酸甲酯(FAME)得率均与传统无机酸热法相当．

2、甲酸浓度、温度和处理时间对油脂提取有显著影响．当甲酸浓度为88％，液固比为6mL／g，100oC下处理30min，Chlorellaprotothecoides油脂得率为49．2％，FAME得率高达92．1％．甲酸处理提取到的微藻油脂脂肪酸组成与无机酸热法结果无明显区别．ChloreUaprotothecoides油脂主要含有5种脂肪酸，其中C18：1含量最高．实验还考察了甲酸处理对Nannochlorumsp和Nannochloropsisoceanic的适用性，结果表明，对于不同微藻原料，甲酸处理提取到的微藻油

3、脂得率和FAME得率均与无机酸热法结果相当．关键词微藻；甲酸；油脂提取；生物柴油中图分类号069文献标志码A微生物具有生产周期短，不占用耕地等优势，其油脂可作为生产生物柴油的原料，近年来备受关注．zJ．微藻能够通过光合作用固定二氧化碳，适应各种各样的种植条件，是一种非常有前景的生物柴油原料_3曲j．对微藻油脂进行有效提取是促进微藻油脂在生物柴油制备中应用的关键．大部分微藻细胞存在细胞壁，在微藻油脂提取前常常需要对细胞进行破碎处理，以加快微藻细胞内油脂的释放J．传统的细胞破碎方法主要包括机械破碎法和非机械破碎法．机械

4、破碎法包括研磨法、超声破碎法、球磨法及微波法等J，非机械破碎法包括酶解法、渗透压法和化学法等¨．在这些方法中，机械破碎法油脂得率相对较低且不具有普遍适用性川，无机酸热法则显示出较好的细胞破碎效果【14,15]．然而，无机酸热法中盐酸使用量大，且无机酸难以回收，容易对环境造成污染，难以进行工业化推广．目前亟待开发新的微藻细胞处理技术以促进微藻油脂在生物柴油制备中的应用．本文尝试采用易于回收的有机酸处理微藻细胞．有机酸酸性弱于无机酸，对设备要求相对较低，并且易于回收，在预处理木质纤维原料方面有大量研究报道．然而，有机酸

5、在破碎微藻细胞提取油脂方面尚未见报道．常用的有机酸包括甲酸和乙酸等，与乙酸相比，甲酸更容易通过简单蒸馏回收_2．首先对比研究了传统细胞破碎方法与甲酸处理对Chlorellaprotothecoides微藻油脂提取的影响．在此基础上，进一步研究了甲酸浓度、温度、处理时间和液固比等因素对微藻油脂得率和脂肪酸甲酯(FAME)得率的影响．对比研究了甲酸处理和传统无机酸热法提取到的微藻油脂脂肪酸组成和相对含量．最后考察了甲酸处理对不同微藻原料的适用性．1实验部分1．1材料与仪器微藻Chlorellaprotothecoide

6、s(新奥集团)、Nannochlorumsp(中国科学院南海海洋研究所)和Nanno-chloropsisoceanic(烟台海融生物技术有限公司)；十七碳酸甲酯标准品(色谱纯，Sigma公司)；质量分数为14％的三氟化硼甲醇溶液(Sigma公司)；0～mol／L氢氧化钠甲醇溶液(自制)；甲酸(质量分数收稿日期：2014-07-29．网络出版日期：2015-01-30．基金项目：国家自然科学基金(批准号：21376139)、清华大学自主研发基金(批准号：2011Z02140，2012Z98148，2012Z0229

7、5)和国家“八六三”计划项目(批准号：2012AA052101)资助．联系人简介：杜伟，女，博士，副教授，博士生导师，主要从事非水相酶催化理论与技术研究．E-mail：duwei@tsinghua．edu．cn刘德华，男，博士，教授，博士生导师，主要从事可再生资源利用研究．E—mail：dhliu@tsir·ghua．edu．ca500高等学校化学学报VoL3688％)、正己烷、氯仿和无水甲醇(分析纯，北京化工厂)．XQM-2型实验行星球磨机(长沙天创粉末技术有限公司)；微波炉(广东美的微波电器制造有限公司，245

8、0MHz)；JY92—11型超声波细胞粉碎机(宁波新芝科技股份有限公司)；汽爆装置(国家电网国网节能服务有限公司提供设备和场地)；旋转蒸发器(上海振捷实验设备有限公司)；7890A型气相色谱仪(AgilentTechnologies公司)；TraceDSQ型气相色谱一质谱仪(ThermoFisher公司)．1．2细胞破碎1．2．1球磨法取干藻粉若干置于2个球