用微生物发酵法提取DHA工艺及技术简介
2009-12-17 22:55:31 来源：本站原创 评论：0 点击：
摘要：DHA最初是从海洋生物中发现与提取的。随着技术进步，人们逐步掌握了，利用微生物发酵的方法，来提取、浓缩，得到高品质的DHA。本文着重介绍，用溶剂法提取由微生物发酵（隐甲藻）得到DHA方法与工艺过程。
关键词：DHA、微生物发酵、藻油、溶剂法、提取
1前言
DHA（Docosahexaenoic acid, 22:6△4.7.10.13.16.19，全名二十二碳六烯酸）是一种重要的长链多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acid，简称PUFA），属于ω-3系列（分子结构式中第一个双键位于-COOH基团反侧的第三个键上，即ω-3系列）。人和其它哺乳动物只有△4、△5 、△6及△9去饱和酶，缺乏△9 以上的去饱和酶,因此无法自身合成DHA，必须由食物来提供。
自上世纪90年代以来，DHA一直是儿童营养品的一大焦点。英国脑营养研究所克罗夫特教授和日本著名营养学家奥由占美教授最早揭示了DHA的奥秘，他们的研究结果表明：DHA是人的大脑发育、成长的重要物质之一。DHA作为一种脂肪酸，其增强记忆与思维能力、提高智力等作用更为显著。研究发现，体内DHA含量高的人的心理承受力较强、智力发育指数也高。
鉴于对DHA的认识不断加深，开发利用DHA技术不断进步，如何得到高品质、高含量的DHA，一直是人们追求的目标。现在，利用微生物发酵（隐甲藻）可得到50％的出油率，用正己烷萃取调配好的发酵液，在低温下浓缩，经精制后，可得到含量占总油40～45％的DHA。
2工艺过程
第一发酵。
第二提取工艺过程，这里主要介绍萃取工艺：
正己烷
↓加热 ┌→菌渣二次处理
发酵液→脱水浓缩→萃取罐→破壁→快速搅拌→静止→上清液→低温真空浓缩→富含DHA脂溶性液体
2．1、发酵液脱水浓缩。发酵液内含有大量的水（90％以上），首先要脱水。不脱水菌液体积大，占用萃取罐空间大，就需要增加萃取罐的体积，也相应增加了投资成本。目前，根据我们转让技术的使用厂家来看，主要有两种：陶瓷膜过滤、离心机分离。
陶瓷膜过滤：膜过滤技术是现代分离技术领域的分支，主要作用是从气相或液相物质中去除(截留)胶体、细菌和固体物质，以达到净化、分离和浓缩等工艺的目的。滤膜具有膜面光滑、无碎屑、厚度薄、吸附滤液少、孔隙率高、微孔结构均匀、过滤效果好和过滤速度快等诸多优点，现已被广泛应用于食品饮料、医药、化工、电子、能源、环保和检验等领域。过滤的方式包括正压和负压过滤，均是使水和较小颗粒或分子的溶质能通过一定孔径的滤膜，大的颗粒或分子溶质则不能透过，从而使大颗粒或高分子物质脱水、浓缩，提高检出率的目的［1］。
膜过滤刚开始使用效果很好，过滤也快。但使用几个小时后，发现过滤速度、过滤效果都不如前。造成藻油孢子破碎，油乳化严重。分析原因：过滤一段时间后，可能是部分菌体或其它物质堵塞了滤孔，增加了输送泵的负荷、泵体对发酵液的剪切，造成藻油孢子破裂。
离心脱水：碟式分离机是沉降式离心机中的一种，用于分离难分离的物料。
碟式分离机是立式离心机，转鼓装在立轴上端，通过传动装置由电动机驱动而高速旋转。转鼓内有一组互相套叠在一起的碟形零件--碟片。碟片与碟片之间留有很小的间隙。悬浮液（或乳浊液）由位于转鼓中心的进料管加入转鼓。当悬浮液（或乳浊液）流过碟片之间的间隙时，固体颗粒（或液滴）在离心机作用下沉降到碟片上形成沉渣（或液层）。沉渣沿碟片表面滑动而脱离碟片并积聚在转鼓内直径最大的部位，分离后的液体从出液口排出转鼓。碟片的作用是缩短固体颗粒（或液滴）的沉降距离、扩大转鼓的沉降面积，转鼓中由于安装了碟片而大大提高了分离机的生产能力。积聚在转鼓内的固体在分离机停机后拆开转鼓由人工清除，或通过排渣机构在不停机的情况下从转鼓中排出。
碟式分离机可以完成两种操作：液-固分离（即底浓度悬浮液的分离），称澄清操作；液-液分离（或液-液-固）分离（即乳浊液的分离），称分离操作。
离心机分离，能很好解决乳化现象，但是如调节不好，会再排出水的同时带走部分藻油孢子，造成不必要的损失。
此道工艺能脱去35～50%的水。
2．2、萃取。萃取的方法有两种：一是萃取罐内先加入准备放入菌液2～3倍体积的正己烷（温度≤50℃），再投入破过壁的菌液，边投入边搅拌（搅拌速度45r.p.m左右）。菌液投完后，再搅拌5min，然后静止分离。
第二种方法是萃取罐内先投入一定量的菌液，再加入一定量的破壁剂，搅拌破壁。然后，加入2～3倍体积的正己烷（温度≤50℃），快速搅拌（搅拌速度60r.p.m左右）10min，使菌液与溶剂深度混合，然后静止分离。
分离后，要么把下边的菌渣打入另一个萃取罐进行第二次萃取；要么把上清液抽走，再投入溶剂进行第二次萃取。上清液放入混和油暂存罐，静止、分离。重相部分投入萃取罐，萃取用；轻相部分，则低温浓缩、蒸发。
萃取时，加入溶剂的多少、搅拌速度及时间是重要参数，应根据小试来掌握。如控制不好，可能会出现乳化现象。一旦出现乳化现象，就用90°以上的酒精来破乳。
现在，我们根据实际需要，又设计出了一套连续萃取DHA工艺。它不仅提高了产量，减少了投资成本；同时，提高了产品质量，降低了劳动强度，是今后生产的首选工艺。
2．3、破壁。我所接触提取DHA工艺中，采用破壁的方法主要是：机械法、化学法两种。
机械法为物理法，靠机械能来达到破壁的效果。主要采用研磨法、高压均质法。在破壁的时候，由于没有及时与溶剂接触，会造成油粒与水混合，在外力作用下发生乳化。
化学法主要为酶溶解法。它能破坏细胞壁，释放细胞内的油粒。
破壁效果，要在显微镜下观察，酶蛋白法的破壁率能达到100%。
2．4、浓缩。浓缩根据产量大小可分为间歇式、连续式两种。要求温度≤50℃；真空度在-0.085MPa以上。
用以上工艺生产出来的DHA总毛油量为：12.5g/L发酵液以上；含量（相对）40～45%左右；酸价5.6 mg KOH/g左右 ；色泽鲜红的流体。
DHA等含量分析表［2］
总结：用正己烷溶剂法生产DHA是一个成熟的工艺，我们已在国内承建三家企业，各家均取得了良好的经济效益和社会效益。为国民素质提高及下一代智力水平的提高，做到了应有的贡献。
参考资料
［1］ 宁培勇等 滤膜过滤技术应用研究进展 ［期刊论文］－中国消毒学杂志2006（1）
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