氯仿在小球藻酯化液中萃取条件的优化

金洪波　鲁龙　毕生雷　尹永磊　乔建援　刘钺　杜风光

摘要 [目的]优化氯仿在小球藻酯化液中的萃取条件。[方法]使用氯仿作为萃取剂，从小球藻酯化液中提取生物柴油，选取萃取温度、萃取剂添加量、萃取时间3因素，进行正交试验。[结果]最佳萃取条件为温度80 ℃，萃取剂添加量2 ml/g，萃取时间30 min。各因素影响萃取结果的顺序为：萃取温度>萃取时间>萃取剂添加量。[结论]该研究为藻类制备生活柴油中萃取剂的选择提供了理论依据。

关键词 氯仿；萃取；小球藻

中图分类号 S188 文献标识码A 文章编号 0517-6611（2015）11-246-01

小球藻的培养方法包括异养、自养、混养3种。小球藻在异养时使用常规发酵罐进行培养[1]，与自养相比具有能够与其他生化生产设备通用、空间利用效率高、生产效率高等的特点，受到业内人士的广泛关注。在异养条件下，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]进行培养，由于营养物质丰富，容易受到环境中杆菌、霉菌、酵母菌的污染[3]。河南天冠企业集团有限公司通过添加500 mg/L的安菌素等抑菌剂，成功克服了染菌的问题，使受到污染的小球藻发酵能够继续下去，且最终发酵结果相差不大[4]；并利用半连续发酵工艺将发酵速率升至10.37 g/（L·d），最终干重高达140.5 g/L[5]。据报道，固定化技术的使用也使小球藻的培养水平有一定的提高[6]。

使用藻类制备生物柴油，由于其环保、可再生等特点，成为目前研究的热点。藻类制备生物柴油主要是使用乙醇等短链醇，在加热、催化的条件下，与藻细胞内油脂发生酯化反应合成生物柴油[7]。目前，使用发酵液、藻泥、藻粉制备生物柴油[8]。研究表明，使用正已烷等有机物质均可以将生物柴油从酯化液中提取出来[9]。但是，使用正已烷并不能将油脂完全萃取出来。因此，笔者使用氯仿作为萃取剂，研究其对生物柴油的萃取效果。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器536.3 g/L小球藻酯化液由天冠集团车用生物燃料技术国家重点实验室发酵法提供；氯仿为分析级，购于天津科密欧公司；JOYNSXT04脂肪测定仪购于上海乔跃公司；G12高速离心机购于长沙英泰仪器公司；旋转蒸发仪购于瑞士BUCHI公司； 电子天平购于梅特勒公司；玻璃量筒购于四川蜀牛；分液漏斗购于四川蜀牛。

1.2 试验方法

1.2.1 萃取。每次取100 ml酯化液，先离心弃上清液，固体部分按比例加入氯仿混匀。萃取后离心，反复3次，取上清液部分进行蒸馏。

1.2.2 蒸馏。将萃取的油相装入旋转蒸发仪中，在压强-30×105 Pa、温度60 ℃条件下进行蒸馏；蒸馏结束后称量生物柴油重量。

1.2.3 数据处理。采用SPASS13.0进行试验设计及数据处理。

2 结果与分析

选取萃取温度（40、60、80 ℃）、萃取时间（30、60、90 min）、萃取剂添加量（2、3、4 ml/g）进行3因素3水平正交试验（表1）。

由表2和3可知，萃取温度试验极差和F值最大，可以认为萃取温度是影响氯仿萃取效果的主要因素；其次是萃取时间的极差和F值，可以认为萃取时间对于萃取效果影响也比较大；萃取剂添加量极差和F值最小，所以萃取剂用量不是影响萃取效果的主要因素。由表2可知，温度80 ℃、萃取剂添加量2 ml/g、萃取时间30 min时萃取效果最好。

由表2中K值可以看出，温度升至80 ℃时，萃取效果更好一些，可以根据萃取剂挥发程度来适当提高萃取温度；萃取剂添加量为3 ml/g时效果最好；随着萃取时间的延长，而萃取效果反而下降。

3 结论

用氯仿萃取小球藻生物柴油试验的3因素中，萃取温度是影响萃取效果的主要因素，温度为80 ℃时效果最好，是否进一步提高温度可根据萃取剂挥发情况和萃取得油的情况来进一步确定；随萃取时间的延长，萃取效果反而下降，这可以提高工作效率；萃取剂添加量以3 ml/g为宜，氯仿的使用量并不是越高萃取效果越好，这可以降低损耗和成本。

参考文献

[1]毕生雷，乔建援，刘钺，等.异养小球藻用发酵罐的使用与维护[J].化学工程与装备，2014（7）：25.

[2] 郑世文，赵玉峰，毕生雷.不同型号酵母浸粉及补糖对异养微藻生长的影响[J].现代农业科技，2014（8）：178-179.

[3] 金洪波，毕生雷，乔建援，等.异养小球藻发酵染菌问题的探析 （英文）[J].Agricultural Science & Technology，2014（12）：12.

[4] 毕生雷，张成明，金洪波，等.抑菌剂在异养小球藻发酵过程中的应用[J/OL].食品与发酵工业，http：//www.cnki.net/kcms/detail/11.1802.TS.20150122.1431014.html.

[5] 毕生雷，张成明，李十中，等.异养小球藻半连续发酵生产油脂工艺探讨[J].食品与发酵科技，2014，50（5）：36-40.

[6] 毕生雷，张成明，李十中，等.固定化技术在生物能源及环境工程领域的研究和应用进展[J].酿酒科技，2015（1）：102-105.

[7] 毕生雷，张成明，李十中，等.乙醇在微藻产业中的应用[J].酿酒科技，2015（1）：73-76.

[8] 河南天冠企业集团有限公司.一种一步法制生物柴油的方法：中国，CN201410093691.4[P].2014-07-09.

[9] 金洪波，毕生雷，尹永磊，等.用正己烷萃取小球藻油条件的优化[J].安徽农业科学，2015（5）：206-207.

责任编辑 杨莹莹 责任校对 李岩