氯仿在小球藻酯化液中萃取條件的優化

金洪波，魯 龍，畢生雷，尹永磊，喬建援，劉 鉞，杜風光

（河南天冠企業集團有限公司，河南南陽 473000）

小球藻的培養方法包括異養、自養、混養3種。小球藻在異養時使用常規發酵罐進行培養［1］，與自養相比具有能夠與其他生化生產設備通用、空間利用效率高、生產效率高等的特點，受到業內人士的廣泛關注。在異養條件下，小球藻利用葡萄糖、木薯粉等碳源以及酵母粉、蛋白胨等氮源［2］進行培養，由于營養物質豐富，容易受到環境中桿菌、霉菌、酵母菌的污染［3］。河南天冠企業集團有限公司通過添加500 mg/L的安菌素等抑菌劑，成功克服了染菌的問題，使受到污染的小球藻發酵能夠繼續下去，且最終發酵結果相差不大［4］;并利用半連續發酵工藝將發酵速率升至 10.37 g/(L·d)，最終干重高達 140.5 g/L［5］。據報道，固定化技術的使用也使小球藻的培養水平有一定的提高［6］。

使用藻類制備生物柴油，由于其環保、可再生等特點，成為目前研究的熱點。藻類制備生物柴油主要是使用乙醇等短鏈醇，在加熱、催化的條件下，與藻細胞內油脂發生酯化反應合成生物柴油［7］。目前，使用發酵液、藻泥、藻粉制備生物柴油［8］。研究表明，使用正已烷等有機物質均可以將生物柴油從酯化液中提取出來［9］。但是，使用正已烷并不能將油脂完全萃取出來。因此，筆者使用氯仿作為萃取劑，研究其對生物柴油的萃取效果。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器 536.3 g/L小球藻酯化液由天冠集團車用生物燃料技術國家重點實驗室發酵法提供;氯仿為分析級，購于天津科密歐公司;JOYN-SXT-04脂肪測定儀購于上海喬躍公司;G12高速離心機購于長沙英泰儀器公司;旋轉蒸發儀購于瑞士BUCHI公司;電子天平購于梅特勒公司;玻璃量筒購于四川蜀牛;分液漏斗購于四川蜀牛。

1.2 試驗方法

1.2.1 萃取。每次取100 ml酯化液，先離心棄上清液，固體部分按比例加入氯仿混勻。萃取后離心，反復3次，取上清液部分進行蒸餾。

1.2.2 蒸餾。將萃取的油相裝入旋轉蒸發儀中，在壓強-30×105Pa、溫度60℃條件下進行蒸餾;蒸餾結束后稱量生物柴油重量。

1.2.3 數據處理。采用SPASS13.0進行試驗設計及數據處理。

2 結果與分析

選取萃取溫度(40、60、80 ℃)、萃取時間(30、60、90 min)、萃取劑添加量(2、3、4 ml/g)進行3因素3水平正交試驗(表1)。

表1 正交試驗因素水平

由表2和3可知，萃取溫度試驗極差和F值最大，可以認為萃取溫度是影響氯仿萃取效果的主要因素;其次是萃取時間的極差和F值，可以認為萃取時間對于萃取效果影響也比較大;萃取劑添加量極差和F值最小，所以萃取劑用量不是影響萃取效果的主要因素。由表2可知，溫度80℃、萃取劑添加量2 ml/g、萃取時間30 min時萃取效果最好。

由表2中K值可以看出，溫度升至80℃時，萃取效果更好一些，可以根據萃取劑揮發程度來適當提高萃取溫度;萃取劑添加量為3 ml/g時效果最好;隨著萃取時間的延長，而萃取效果反而下降。

表2 正交試驗結果

表3 方差分析表

3 結論

用氯仿萃取小球藻生物柴油試驗的3因素中，萃取溫度是影響萃取效果的主要因素，溫度為80℃時效果最好，是否進一步提高溫度可根據萃取劑揮發情況和萃取得油的情況來進一步確定;隨萃取時間的延長，萃取效果反而下降，這可以提高工作效率;萃取劑添加量以3 ml/g為宜，氯仿的使用量并不是越高萃取效果越好，這可以降低損耗和成本。

［1］畢生雷，喬建援，劉鉞，等.異養小球藻用發酵罐的使用與維護［J］.化學工程與裝備，2014(7):25.

［2］鄭世文，趙玉峰，畢生雷.不同型號酵母浸粉及補糖對異養微藻生長的影響［J］.現代農業科技，2014(8):178 -179.

［3］金洪波，畢生雷，喬建援，等.異養小球藻發酵染菌問題的探析(英文)［J］.Agricultural Science ＆ Technology，2014(12):12.

［4］畢生雷，張成明，金洪波，等.抑菌劑在異養小球藻發酵過程中的應用［J/OL］.食品與發酵工業，http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1802.TS.20150122.1431014.html.

［5］畢生雷，張成明，李十中，等.異養小球藻半連續發酵生產油脂工藝探討［J］.食品與發酵科技，2014，50(5):36 -40.

［6］畢生雷，張成明，李十中，等.固定化技術在生物能源及環境工程領域的研究和應用進展［J］.釀酒科技，2015(1):102-105.

［7］畢生雷，張成明，李十中，等.乙醇在微藻產業中的應用［J］.釀酒科技，2015(1):73-76.

［8］河南天冠企業集團有限公司.一種一步法制生物柴油的方法:中國，CN201410093691.4［P］.2014 -07 -09.

［9］金洪波，畢生雷，尹永磊，等.用正己烷萃取小球藻油條件的優化［J］.安徽農業科學，2015(5):206-207.