[發(fā)明專利]一種重復(fù)利用布朗葡萄藻細(xì)胞提取生物質(zhì)油的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010171885.3
• 申請日: 2010-05-07
• 公開（公告）號(hào): CN102234565A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉春朝;徐玲;王鋒;郭晨
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院過程工程研究所
• 主分類號(hào): C11B1/10
• 分類號(hào): C11B1/10;C10L1/02
• 代理公司: 北京法思騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11318
• 代理人: 高宇;楊小蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物工程技術(shù)與能源領(lǐng)域，具體涉及一種重復(fù)利用布朗葡萄藻細(xì)胞提取生物質(zhì)油的方法。

背景技術(shù)

隨著世界石油危機(jī)的爆發(fā)，我國同樣面臨解決能源、環(huán)境和氣候變化等問題，為了人類生存和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，大力發(fā)展可再生能源是一條必由之路。可再生能源的意義不僅僅在于避免化石能源枯竭對我國經(jīng)濟(jì)的影響，還在于其生態(tài)意義：減少污染、降低溫室效應(yīng)、改善環(huán)境，可再生、無污染的生物質(zhì)能源已成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。而生物質(zhì)能源中，能利用各種廢棄物的高產(chǎn)油型微藻，因其具有低成本、高產(chǎn)出，同時(shí)能緩解和綜合治理環(huán)境污染的優(yōu)勢，引起了有關(guān)專家的廣泛關(guān)注。

微藻是水生植物的一種，其特有的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)注定了它是獲得生物燃料(生物柴油和生物質(zhì)油)的優(yōu)良原料來源。微藻生產(chǎn)油脂的能力比陸生植物高出30倍，并且油脂組成中不含硫元素，燃燒時(shí)不排放有害有毒氣體，有利于生態(tài)環(huán)境，因此利用微藻生產(chǎn)生物燃料具有重要的應(yīng)用前景。微藻生長又可以消耗大量的二氧化碳，從微藻到油的生產(chǎn)過程也可以實(shí)現(xiàn)零排放，具有良好的環(huán)保效益，對緩解人類面臨的糧食、能源、環(huán)境三大危機(jī)有著巨大的潛力。迄今所發(fā)現(xiàn)具有產(chǎn)烴能力的藻類至少有布朗葡萄藻(Botryococcus?braunii)、杜氏鹽藻(Dunaliena?salina)、小球藻(Chlorella?valgaris)、倒囊藻(Anacystis?montana)、網(wǎng)翼藻(Dictyopterisaerostiehoides)、小環(huán)藻(Cyclotella?cryptica)等，烴含量最高、研究最多、最可望成為工業(yè)藻種的還是葡萄藻。

呈串狀集落生的布朗葡萄藻(Botryococcus?braunii)是一種世界性廣布的淡水單細(xì)胞綠藻，其油脂含量占細(xì)胞干重的25％-75％(因藻種和培養(yǎng)條件而異)，大大高于其它微生物的產(chǎn)烴量，在一些石油沉積中幾乎全部的有機(jī)質(zhì)都是該藻形成的，故又被稱為“油藻”。布朗葡萄藻由幾層果凍一樣的細(xì)胞壁包裹，它的油脂就儲(chǔ)藏在這些細(xì)胞壁中，因此，這些油脂的提取比較容易。

高昂的生產(chǎn)成本是利用微藻生產(chǎn)生物燃料所面臨的第一個(gè)瓶頸問題。微藻油脂提取是微藻煉制生物燃料的關(guān)鍵技術(shù)。微藻油脂提取的方法主要包括機(jī)械壓榨、溶劑萃取、水酶法等。這些提取方法的前提是將微藻細(xì)胞徹底破壞，盡可能的“榨干”微藻中的油脂。而濕法提取雖然可以省去干法提取中菌體干燥的步驟，但由于濕法提取體系中含有水分，濕藻細(xì)胞本身是親水的，而提取溶劑通常都是疏水的，這導(dǎo)致濕藻細(xì)胞油脂提取的過程中，藻細(xì)胞容易團(tuán)聚，溶劑提取效率低，消耗量大。

目前的研究主要通過油脂提取方法的改進(jìn)，提高提取效率，降低微藻油脂提取的成本。然而，微藻大規(guī)模培養(yǎng)生產(chǎn)生物燃料過程中也存在需強(qiáng)光照、生長慢，培養(yǎng)密度低等問題。因此，將經(jīng)過長期培養(yǎng)獲得的高密度微藻細(xì)胞直接提取油脂致其死亡，并非是利用微藻生產(chǎn)生物燃料的最佳途徑。結(jié)合分析微藻生產(chǎn)生物燃料的優(yōu)缺點(diǎn)，不難發(fā)現(xiàn)，要想使其工業(yè)化生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本非常關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種重復(fù)利用布朗葡萄藻細(xì)胞提取生物質(zhì)油的方法，克服傳統(tǒng)微藻油脂提取技術(shù)中存在的缺陷。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的基于布朗葡萄藻的重復(fù)利用提取生物質(zhì)油的方法是利用光生物反應(yīng)器進(jìn)行布朗葡萄藻高密度培養(yǎng)，在對微藻細(xì)胞不破壞或者破壞程度小的情況下，將培養(yǎng)收集的濕藻細(xì)胞用有機(jī)溶劑提取生物質(zhì)油，提取結(jié)束后將分離得到的布朗葡萄藻的濕藻細(xì)胞繼續(xù)在光生物反應(yīng)器中進(jìn)行高密度培養(yǎng)，待布朗葡萄藻重新積累油脂后，再一次進(jìn)行微藻細(xì)胞收集和生物質(zhì)油的提取，從而在布朗葡萄藻提取生物質(zhì)油生產(chǎn)生物燃料的過程中實(shí)現(xiàn)布朗葡萄藻細(xì)胞的重復(fù)使用。

根據(jù)本發(fā)明的重復(fù)利用布朗葡萄藻細(xì)胞提取生物質(zhì)油的方法包括以下步驟：

(1)培養(yǎng)布朗葡萄藻，收集得到濕藻體；

(2)將上述濕藻體置入攪拌反應(yīng)器中，在室溫下加入由有機(jī)溶劑和助提劑組成的提取溶劑進(jìn)行生物質(zhì)油的提取，分離藻體細(xì)胞并收集含有生物質(zhì)油的提取溶劑，所述有機(jī)溶劑為正己烷、正庚烷、正辛烷和正十二烷中的一種，所述助提劑為乙二醇二甲醚、二甲氧基丙烷、二乙氧基甲烷和縮二醛中的一種，所述有機(jī)溶劑和助提劑的體積比為100∶0.5-2；

(3)將步驟(2)中收集的含有生物質(zhì)油的提取溶劑進(jìn)行真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，回收提取溶劑進(jìn)行重復(fù)利用，并收集獲得的生物質(zhì)油。