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微藻富含油脂、蛋白质、多糖、纤维素等多种营养成分,且易于人工繁殖,生长速度快,光合固碳效率高、繁殖周期短。利用微藻生产生物燃料或食用油,充分利用微藻资源,为解决人类面临的能源及食品短缺这些问题提供了一种途径。本文以小球藻作为模式藻,对微藻细胞油脂积累的影响因素,微藻油脂提取及提取油脂后藻渣的营养价值等进行较深入的研究。
首先考察了培养过程中磷对淡水小球藻油脂等代谢产物积累的影响。结果表明,在本实验条件下,淡水小球藻在初始磷浓度为32μmol/L时,总脂含量达到23.60%,是高磷培养基中小球藻的1.67倍。而小球藻中蛋白质含量受初始磷浓度影响较小,总糖含量随着藻细胞生长呈现先增长后减少的规律。
考察了小球藻中的抗营养因子的存在情况,发现淡水小球藻和海水小球藻中主要有胰蛋白酶抑制剂、凝集素和单宁三种抗营养因子。
考察了不同的溶剂、温度、提取时间等因素对有机溶剂萃取法提取小球藻油脂的影响。以二氯甲烷/甲醇作为溶剂,提取温度为25℃,液固比为10∶1,提取12h,回收率可达94.71%。同时由于有机溶剂提取油脂过程中也溶解了部分抗营养因子,使提取油脂剩余物中的抗营养因子有所减少。藻原料的水分含量和预处理干燥温度也会影响到油脂的蚓收率,水分含量越多,干燥温度越高,油脂回收率越低。
考察了水酶法提取海洋小球藻的工艺条件。结果表明:加酶量4%,酶解时间12h时可以获得较高的油脂回收率。采用扫描电镜观察到微藻经过超声及酶解过程,原细胞结构基本破坏,说明超声附加酶解有利于二油脂的释放。调节酶水解乳状液的pH值可以有效脱乳,从而提高油脂回收率,通过电位、粒径测定阐明了调节pH值脱乳的机理。由于酶制剂的使用,微藻在利用水酶法提取油脂的同时也使藻细胞中的抗营养因子显著去除,提高了提取油脂剩余物的营养价值。
以一定浓度的乙醇加入到水酶法提取藻油的剩余物中,可以将乳状液中的蛋白质和碳水化合物沉淀下来,并且可以部分除去醇沉沉淀中的抗营养因子,通过营养价值评定和体外消化率的结果表明乙醇处理后的醇沉沉淀是一种优质的新型营养资源。