通过双溶剂法提取极性脂质制造技术

一种使用两亲性溶剂组和疏水性溶剂组从植物材料，特别是完整的藻类细胞分离极性脂质的方法。一些实施方案包括使完整的藻类细胞脱水和然后从所述藻类细胞提取极性脂质。所述方法提供单步和多步提取工艺，其允许藻类极性脂质从湿藻类生物质中有效分离同时避免提取混合物的乳化。这些极性脂质为可用作表面活性剂、去垢剂和食品添加剂的高价值产物。在提取极性脂质之后在藻类生物质中剩余的中性脂质可用于产生可再生燃料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过双溶剂法提取极性脂质相关申请的交叉引用本申请要求于2011年11月I日提交的标题为〃Extraction of Polar Lipidsby a Two Solvent Method〃的美国专利申请N0.13/286，889的优先权，美国专利申请N0.13/286，889 为于 2011 年 4 月 6 日提交的标题为〃Extraction with Fractionationof Oil and Proteinaceous Material from Oleaginous Material〃的美国专利申请N0.13/081, 197的部分继续申请案，美国专利申请N0.13/081, 197要求于2010年4月6日提交的标题为Extraction with Fractionation of Oil and Proteinaceous Materialfrom Oleaginous Material的美国临时申请N0.61/321，290和于2010年4月6日提交的标题为Extraction With Fractionation of Oil and Co-Products from OleaginousMaterial的美国临时申请N0.61/321，286的权益，这些专利申请的全部内容据此通过引用并入本文。专利
本专利技术涉及提取和分级分离藻类产物，包括但不限于油类和蛋白质。特别地，本文公开的方法和系统涉及极性脂质的分离。更具体地说，本文所述的系统和方法以两亲性和疏水性溶剂利用分步提取和分级分离来加工湿藻类生物质。专利技术背景石油为一类主要由烃组成的天然资源。从地球中提取石油是非常昂贵的、危险的且通常以牺牲环境为代价。此外，世界范围内的石油储备正在迅速减少。由于运输和将石油转化成有用的燃料(诸如汽油和喷气燃料)所需的加工，成本还增加了。近年来，藻类由于其生产脂质的能力已经获得了显著的重要性，所述脂类可用于生产可持续的生物燃料。 这种能力可用于生产可再生燃料、减少全球气候变化和处理废水。藻类作为生物燃料原料的优越性来自多种因素，包括与典型的陆生油料作物相比高的每英亩产量，基于非食物的原料资源，使用另外的非生产性、非可耕性土地，采用多种水源(淡水、咸水、盐水和废水)，生产生物燃料和有价值的副产物(诸如类胡萝卜素和叶绿素)两者。在过去的几十年中，已经对世界范围内数千物种的藻类的脂质产量进行了筛选和研究。其中，已经鉴定了富含脂质产量的约300个物种。脂质组成和含量在生命周期的不同阶段变化且受环境和培养条件的影响。由于藻类细胞壁的生化组成和物理性质的显著差异性，用于提取的策略和方法根据所用的单独藻类物种/株系是相当不同的。考虑到藻类细胞壁的厚度和藻类细胞的较小尺寸(约2至约20nm)，传统的物理提取工艺(诸如挤压)对藻类的效果不是很好。此外，与从种子中回收的典型油相比，藻类油中的大量极性脂质带来精制问题。收获后，培养物中典型藻类浓度的范围为约0.1-1.0%(w/v)。这意味着在尝试提取油之前必须去除每单位重量藻类多达1000倍的水量。目前，现有的含油材料油提取方法严格地要求几乎完全干燥的供料以改善所提取的油的产率和品质。由于加热藻类团块以使其充分干燥所需的能量的量，所以将藻类供料至生物燃料的工艺变得不经济。通常，在高温下挤压或压碎供料以强化提取。由于藻类的单细胞微量性质，这些步骤对于现有设备可能不起作用。此外，藻类油由于存在双键长链脂肪酸是非常不稳定的。在传统提取方法中使用的高温引起油的降解，从而增加这些方法的成本。本领域已知通过使用己烷作为溶剂从干燥的藻类团块中提取油。该工艺为能量密集型的。使用热来干燥以及使用己烷来提取生产较低品质的产物，因为这种类型的加工引起脂质和蛋白质降解。藻类油提取可分为两类:破坏性方法或非破坏性方法。破坏性方法包括通过机械、热、酶促或化学方法裂解细胞。大多数破坏性方法产生乳液，这需要昂贵的清洗工艺。藻类油含有很大百分比的极性脂质和蛋白质，这增强提高中性脂质的乳化。乳化被溶液中留存的营养素和盐组分进一步化。该乳液为含有中性脂质、极性脂质、蛋白质和其它藻类产物的复杂混合物，其需要深入精制工艺来分离中性脂质，所述中性脂质为转化为生物燃料的供料。非破坏性方法提供低产率。乳化(Milking)是使用溶剂或化学品来从生长的藻类培养物中提取脂质。虽然有时用于提取藻类产物，但是由于溶剂毒性和细胞壁破坏，乳化对于一些物种的藻类可能不起作用。这种复杂性使得难以开发通用的工艺。此外，由于培养基中溶剂的最大可获得浓度，所需溶剂的体积将是庞大的。因此，为了克服这些缺陷，本领域存在对用于提取和分级分离藻类产物，尤其是藻类油、藻蛋白和藻类类胡萝卜素的改进方法和系统的需求。该工艺可通过将高度非极性溶剂引入至提取系统来进一步改进，从而避免蒸发和循环所有用于提取的溶剂的成本。专利技术概述本文所述的实施方案一般涉及从含油材料中(包括例如，藻类生物质)提取不同极性脂质的系统和方法。特别地，本文所述的实施方案涉及使用不同极性的溶剂和/或一系列的膜式滤器从藻类生物质中提取不同极性脂质。在一些实施方案中，所述滤器为微滤器。在本专利技术的一些实施方案中，使用单种溶剂和水来提取和分级分离含油材料中存在的组分。在其它实施方案中，这些组分包括但不限于蛋白质、极性脂质和中性脂质。在其它实施方案中，使用多于一种溶剂。在其它实施方案中，使用溶剂的混合物。所公开的方法允许湿藻类生物质的组分的分离和分级分离。本文所述系统和方法的又一个方面为实现初步精制的能力，因为系统中的疏水性溶剂选择性地将产物进一步分离成脂质和非脂质组分。所使用的两亲性溶剂的量将取决于系统中的水量。将疏水性溶剂的量最小化以便减少去除溶剂的后续加工。在一些实施方案中，本文所述的方法和系统可用于从含油材料中提取脂质副产物。此类副产物的实例包括但不限于蛋白质材料、叶绿素和类胡萝卜素。本专利技术的实施方案允许以允许生成燃料和营养产物的方式从藻类生物质中同时提取和分级分离藻类产物。在本专利技术的一个实施方案中，提供一种从含油材料中分级分离油和蛋白质材料的提取方法。在又一实施方案中，从大致上包含完整的藻类细胞的藻类生物质中选择性地去除产物的方法包括将藻类生物质与第一溶剂组合并以产生第一提取混合物，所述第一提取混合物包括第一大致上固相和第一液相；将所述第一提取混合物的第一液相的至少一部分与第一大致上固相分离；将所述第一提取大致上固相与第二溶剂组合并以产生第二提取混合物，所述第二提取混合物包括第二大致上固相和第二液相，其中所述第二提取混合物的极性小于第一提取混合物；将所述第二提取混合物的第二液相的至少一部分与第二大致上固相分离；将所述第二提取大致上固相与第三溶剂组合并以产生第三提取混合物，所述第三提取混合物包括第三大致上固相和第三液相，其中所述第三提取混合物的极性小于所述第二提取混合物；且将所述第三提取混合物的第三液相的至少一部分与所述第三大致上固相分离。在本专利技术的一些方面，所述方法进一步包括将第一溶剂组的至少一部分从第一液相的分离部分去除以获得第一提取产物。在其它方面，所述方法进一步包括将第二溶剂组的至少一部分从第二液相的分离部分去除以获得第二提取产物。在其它方面，所述方法进一步包括将第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从完整的藻类细胞分离极性脂质的方法，其包括：提供包含完整藻类细胞的湿藻类生物质，所述完整藻类细胞包含极性脂质；通过去除胞外水分而使所述湿藻类生物质脱水以将所述湿藻类生物质的固体含量增加至5%w/w至50%w/w之间，从而产生部分脱水的湿藻类生物质；将所述部分脱水的湿藻类生物质与两亲性溶剂组和疏水性溶剂组混合以产生包含较重相和较轻相的提取混合物，其中所述较重相包含两亲性溶剂组和部分脱水的湿藻类生物质，且所述较轻相包含疏水性溶剂组和极性脂质；将所述提取混合物的较重相与所述提取混合物的较轻相分离；以及将所述极性脂质从所述较轻相中分离以产生极性脂质级分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.06 US 13/081,197;2011.11.01 US 13/286,8891.一种从完整的藻类细胞分离极性脂质的方法，其包括: 提供包含完整藻类细胞的湿藻类生物质，所述完整藻类细胞包含极性脂质； 通过去除胞外水分而使所述湿藻类生物质脱水以将所述湿藻类生物质的固体含量增加至5%w/w至50%w/w之间，从而产生部分脱水的湿藻类生物质； 将所述部分脱水的湿藻类生物质与两亲性溶剂组和疏水性溶剂组混合以产生包含较重相和较轻相的提取混合物，其中所述较重相包含两亲性溶剂组和部分脱水的湿藻类生物质，且所述较轻相包含疏水性溶剂组和极性脂质； 将所述提取混合物的较重相与所述提取混合物的较轻相分离；以及 将所述极性脂质从所述较轻相中分离以产生极性脂质级分。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述脱水通过离心、过滤、沉降或漂浮分级分离进行。3.根据权利要求1所述的方法，其中在加入所述疏水性溶剂组之前添加一定量的两亲性溶剂组以将所述提取混合物的极性指数调节至约6.5至6.7。4.根据权利要求3所述的方法，其中在加入所述两亲性溶剂组之后添加一定量的疏水性溶剂组以将所述提取混合物的极性指数调节至约5.7至5.9。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述两亲性溶剂组为丙酮、甲醇、乙醇、异丙醇、丁酮、二甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾尼科特·凯莱，
申请(专利权)人：赫里开发公司，
类型：
国别省市：