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1、微藻油脂制取技術(shù)的研究進(jìn)展..鬢藤套翻巍,微藻油脂制取技術(shù)的研究進(jìn)展蔣曉菲,周紅茹,金青哲,王興國(guó)江南大學(xué)食品學(xué)院,食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇無(wú)錫摘要:現(xiàn)今石化燃料資源日益枯竭給全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)危機(jī),微藻作為生物質(zhì)能源被認(rèn)為是一種極具潛力的生物柴油原料,微藻油脂的制取是影響微藻生物柴油技術(shù)發(fā)展和成本的關(guān)鍵之一。對(duì)目前微藻油脂制取過(guò)程中藻種的選擇、微藻細(xì)胞破壁方法以及微藻油脂提取技術(shù)方面的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。關(guān)鍵詞:微藻;破壁;油脂提取文獻(xiàn)標(biāo)志碼:文章編號(hào):?一?中圖分類號(hào):;.,,,,,,,,?.,:,,.,
2、...:;;能源是經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力,而石化燃料資地、不與人爭(zhēng)糧、不影響全球能源分配等優(yōu)點(diǎn)。源的日益枯竭卻給全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)了危機(jī)。利用微藻生產(chǎn)生物柴油的工藝過(guò)程包括微藻的《中國(guó)能源發(fā)展報(bào)告》指出¨。:“十一五”期規(guī)模培養(yǎng)、細(xì)胞采收、油脂提取及生物柴油轉(zhuǎn)化等環(huán)間,中國(guó)能源消費(fèi)總量達(dá)到.億標(biāo)準(zhǔn)煤,年均節(jié)。其中微藻油脂的提取是影響微藻生物柴油增長(zhǎng).%,到年已成為世界第一大能源消費(fèi)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和生產(chǎn)成本的關(guān)鍵步驟之一。本文對(duì)近國(guó)。中國(guó)原油進(jìn)口量從年的.億增加到年來(lái)微藻油脂制取過(guò)程中藻種的選擇、微藻細(xì)胞年的.億,對(duì)外依存度
3、接近%。這給我破壁方法以及微藻油脂提取技術(shù)方面的研究進(jìn)展進(jìn)國(guó)能源安全帶來(lái)了巨大的威脅,因此發(fā)展新型能源行了綜述。具有非常重要的意義。生物質(zhì)能源作為新型能源的常見(jiàn)的富油微藻藻種典型代表已引起了越來(lái)越多科研人員的廣泛關(guān)注。油脂含量高的優(yōu)良藻種是有效提取微藻油脂的作為生物質(zhì)能源,微藻被認(rèn)為是一種極具潛力前提。眾多科研人員研究發(fā)現(xiàn),油脂含量較高的微的生物柴油原料呤。微藻具有光合效率高,零凈碳藻主要集中在綠藻、硅藻、金藻等真核微藻。常見(jiàn)的值,細(xì)胞增殖快,生產(chǎn)周期短,所需的培養(yǎng)基來(lái)源豐富油微藻主要有葡萄藻綠藻、小球藻綠藻、杜富,
4、所產(chǎn)的油脂成分與植物油類似,并且不與農(nóng)爭(zhēng)氏藻綠藻、三角褐指藻硅藻等’。在某些情況下,尤其是逆境條件下如氮短缺等,這些微藻細(xì)收稿日期:?一胞會(huì)大量積累油脂,主要是甘油三酯葡萄藻則是作者簡(jiǎn)介:蔣曉菲,女,在讀博士,主要從事微藻油脂積累烴類油脂。。常見(jiàn)富油微藻藻種的油脂含提取方面的研究工作?.。量如表所示拉。通信作者:王興國(guó),教授.,萬(wàn)方數(shù)據(jù)中國(guó)油脂年第卷第期表常見(jiàn)富油微藻藻種的油脂含量反復(fù)凍融法破碎細(xì)胞主要是利用細(xì)胞內(nèi)冰晶的藻種油脂含量干基/%形成和細(xì)胞液濃度增高引起溶脹。每次凍融在細(xì)胞~內(nèi)外形成冰晶的部位不一樣,這樣就
5、能對(duì)細(xì)胞不同,部位的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜產(chǎn)生破壞,因而多次凍融能~加使破碎效果提高。陳偉平等∽利用反復(fù)凍融法對(duì).紫球藻、薔薇藻和念珠藻種藻細(xì)胞進(jìn)行破碎,結(jié)果~拐表明紫球藻和薔薇藻經(jīng)反復(fù)凍融細(xì)胞破碎率高。.~圯等¨叫采用反復(fù)凍融法提取四點(diǎn)顫藻藻膽蛋白,~.研究表明次凍融可以提取出胞內(nèi)大部分藻膽蛋~§.白。王雪青等¨采用反復(fù)凍融法破碎種微藻細(xì)~:;~胞,通過(guò)細(xì)胞破碎率檢測(cè)破碎效果,結(jié)果表明經(jīng)過(guò).~次凍融,種微藻的破碎率在%以上,種在~,%~%,破碎效果與微藻細(xì)胞的種類、細(xì)胞壁組~成等因素密切相關(guān)。反復(fù)凍融法具有方便、對(duì)熱敏微藻
6、破壁方法性物質(zhì)沒(méi)有損害、不受外源性雜質(zhì)污染等優(yōu)勢(shì),因而由于微藻油脂大多存在于藻體細(xì)胞內(nèi),而且部應(yīng)用廣泛。分油脂以與蛋白質(zhì)或糖類結(jié)合的脂蛋白或脂多糖的超聲波破壁法是一種適合大多數(shù)藻細(xì)胞的破壁形式存在,藻體細(xì)胞被較為堅(jiān)韌的細(xì)胞壁所包裹,較方法,其原理是超聲波能夠?qū)γ劫|(zhì)產(chǎn)生獨(dú)特的機(jī)械難直接將油脂提取出來(lái)。因此,在油脂提取前需要振動(dòng)作用和空化作用。當(dāng)超聲波振動(dòng)時(shí)能產(chǎn)生并傳對(duì)藻體進(jìn)行破壁預(yù)處理。常見(jiàn)的預(yù)處理方法主要分播強(qiáng)大的能量,在液體中還會(huì)發(fā)生空化作用使其在為物理、化學(xué)和生物化學(xué)破壁法。液體內(nèi)形成空化泡,若空化泡在微藻細(xì)胞壁
7、附近破.物理破壁方法裂,就會(huì)破壞微藻細(xì)胞壁,使胞內(nèi)物質(zhì)釋放出來(lái)。超微藻的物理破壁法主要包括高壓均質(zhì)法、研磨聲波對(duì)細(xì)胞破碎的效率與細(xì)胞種類、時(shí)間、細(xì)胞濃度法、反復(fù)凍融法、超聲波破壁法、微波破壁法以及脈和超聲波的聲頻、聲能有關(guān)。。裴海燕等。在研沖電場(chǎng)破壁法。究藻細(xì)胞破碎對(duì)釋放有機(jī)物特性的研究中發(fā)現(xiàn),超高壓均質(zhì)是指微藻細(xì)胞在通過(guò)工作閥的過(guò)程聲處理確實(shí)增加了微藻細(xì)胞內(nèi)有機(jī)物的釋放。孫利中,在高壓下產(chǎn)生強(qiáng)烈的剪切、撞擊、空穴和湍流渦芹等¨研究了超聲波對(duì)紫球藻的破碎效果,結(jié)果表作用,從而使細(xì)胞得到破碎。在此過(guò)程中細(xì)胞的破明當(dāng)輸出
8、功率、處理時(shí)間時(shí),破碎率碎程度與所用壓力、微藻細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)以及細(xì)胞大小達(dá)到%。王雪青等¨采用超聲波法破碎種微有關(guān)∞。等?在壓力為條件下對(duì)藻細(xì)胞,細(xì)胞破碎結(jié)果顯示,經(jīng)過(guò)的超聲波處理,所有實(shí)驗(yàn)藻種的破碎率均在%以上。超聲.微藻進(jìn)行高壓均質(zhì)破壁處理,細(xì)胞破碎率達(dá)到.%。采用高壓均質(zhì)具有破壁率高波法具有破壁率高、處理時(shí)間短、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),但目前超聲
