魯 龍,畢生雷,金洪波,吳 娟,張鵬飛

(河南天冠企業(yè)集團(tuán)有限公司,車用生物燃料技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南南陽(yáng) 473000)

高壓勻質(zhì)法破碎小球藻細(xì)胞工藝優(yōu)化

魯 龍,畢生雷*,金洪波,吳 娟,張鵬飛

(河南天冠企業(yè)集團(tuán)有限公司,車用生物燃料技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南南陽(yáng) 473000)

利用小球藻發(fā)酵液作為實(shí)驗(yàn)原料,在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,以小球藻破碎后的油脂得率為指標(biāo),采用響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)研究藻液濃度、勻質(zhì)壓力和勻質(zhì)時(shí)間對(duì)小球藻破碎后油脂得率的影響。通過(guò)建立高壓勻質(zhì)法破碎小球藻細(xì)胞工藝的多元回歸模型,優(yōu)化破碎過(guò)程的工藝參數(shù),得到的最佳的工藝條件:藻液濃度140 g/L、勻質(zhì)壓力940 bar、每升藻液勻質(zhì)時(shí)間14 min。在此工藝條件下,油脂得率最高可達(dá)51.25%±0.23%。

小球藻,高壓勻質(zhì)法,破碎,響應(yīng)面法

小球藻(Chlorella)屬綠藻門小球藻屬,細(xì)胞組成中脂類占10%～48%。正常和饑餓條件下生長(zhǎng)的小球藻在脂肪酸的組成上沒(méi)有明顯的差異,脂類物質(zhì)含量的增加主要是脂肪酸積累的結(jié)果[1]。小球藻的研究目前較為成熟,它具有分布廣泛、生長(zhǎng)迅速、油脂含量高、環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)等特點(diǎn),可以作為原料應(yīng)用于生物柴油產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),是目前生產(chǎn)生物柴油最有希望和前途的原料。

為了得到小球藻的油脂,首先要對(duì)藻體進(jìn)行破壁,由于藻細(xì)胞較小,具有細(xì)胞壁結(jié)構(gòu),油脂都包裹在藻細(xì)胞內(nèi),因此如何破碎藻細(xì)胞提取油脂是目前利用微藻生產(chǎn)生物能源的一個(gè)難點(diǎn)。目前運(yùn)用較多的細(xì)胞破碎方法可分為機(jī)械法和非機(jī)械法[2-3]。機(jī)械法包括研磨法、高壓均質(zhì)法、超聲法、反復(fù)凍融法等,這些方法雖然破壁效率高但存在能耗高的問(wèn)題;而酸熱法、堿熱法、酶解法則屬于非機(jī)械法,這些方法的使用則容易影響油脂的質(zhì)量,而且廢水排放存在著明顯的環(huán)保壓力。因此,現(xiàn)階段在進(jìn)行較大規(guī)模的細(xì)胞破碎時(shí),依舊是機(jī)械破碎方法應(yīng)用比較廣泛。章瑩穎等[4]將生物法與高速勻漿法、反復(fù)凍融法、超聲法、酸熱法進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果細(xì)胞破碎率由高到低依次為酸熱法(84%)>超聲法(63%)>反復(fù)凍融法(60%)>高速勻漿法(57%)>生物法(51%);油脂提取率由高到低依次為超聲法(41%)>生物法(35%)>酸熱法(27%)>反復(fù)凍融法(23%)>高速勻漿法(21%)。黃雄超[5]選用小球藻細(xì)胞破碎率為指標(biāo),比較了超聲破碎法、高速勻漿法、反復(fù)凍融法、溶脹法、微波破碎法和酸熱法這6種破壁方法,小球藻細(xì)胞破碎率最高可達(dá)到80.57%。

高壓勻質(zhì)法的應(yīng)用多見(jiàn)于破碎藻類細(xì)胞提取藻類蛋白,在破碎小球藻提取油脂方面報(bào)道較少。本實(shí)驗(yàn)采用高壓勻漿法破碎小球藻的細(xì)胞壁,選取影響破碎效果的關(guān)鍵因素,通過(guò)進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn),優(yōu)化高壓勻質(zhì)法破碎小球藻細(xì)胞的工藝條件,提高破碎效率,為微藻油脂的破碎提取提供實(shí)驗(yàn)參考,為生物油脂的工業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

異養(yǎng)小球藻(Heterotrophicchlorella) 清華大學(xué)生命科學(xué)院提供;無(wú)水乙醇、正己烷等試劑 均為分析純。

50 L發(fā)酵罐 上海國(guó)強(qiáng)生化工程裝備有限公司;101A-3型電熱鼓風(fēng)烘箱 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;DK-S28型電熱恒溫水浴鍋 上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;ME3002E型電子天平 梅特勒托利多儀器(上海)有限公司;R-215型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 瑞士Buchi公司;TG16型臺(tái)式高速離心機(jī) 長(zhǎng)沙英泰儀器有限公司;BCD-215KCM型冰箱 青島海爾股份有限公司;panda plus 2000H型高壓勻質(zhì)機(jī) 意大利尼魯。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 小球藻藻液的培養(yǎng) 發(fā)酵培養(yǎng)基配方(g/L):葡萄糖30,酵母粉3,KH2PO40.075,MgSO40.075,CaCl20.025,K2HPO40.175,蛋白胨3,(NH4)2SO41,Fe2(SO4)33,ZnSO40.072,MnCl20.581,鉬酸鈉 0.044[6-7]。

發(fā)酵實(shí)驗(yàn)采用50 L發(fā)酵罐,接種量10%,發(fā)酵溫度28 ℃,pH6.5,通風(fēng)量2 m3/(L·h),發(fā)酵過(guò)程中每隔12 h取樣一次,監(jiān)測(cè)發(fā)酵液的小球藻細(xì)胞數(shù)、pH、干物質(zhì)濃度、葡萄糖含量的變化。攪拌轉(zhuǎn)速為間歇調(diào)節(jié)(干重<20 g/L,轉(zhuǎn)速為200 r/min;20 g/L<干重<50 g/L,轉(zhuǎn)速為300 r/min;50 g/L<干重<70 g/L,轉(zhuǎn)速為400 r/min;干重>70 g/L,轉(zhuǎn)速為450 r/min),采用間歇補(bǔ)料,葡萄糖含量低于10 g/L時(shí)補(bǔ)料。發(fā)酵進(jìn)行15 d,發(fā)酵結(jié)束后,測(cè)得干物質(zhì)濃度為132 g/L,下罐后密封放入4 ℃的冰箱中備用[8]。

1.2.2 不同濃度藻液的配制 下罐后,小球藻藻液的干物質(zhì)濃度為132 g/L。使用離心機(jī),在7000 r/min的條件下,離心15 min,發(fā)酵液分層后,倒出部分上清液,用此方法將藻液濃縮[9]。濃縮后的藻液的干物質(zhì)濃度為327 g/L,取一定量濃縮后的藻液,通過(guò)計(jì)算后,按一定的比例加水稀釋,即可得到不同濃度的藻液。

1.2.3 小球藻細(xì)胞破碎 使用高壓勻質(zhì)機(jī)對(duì)小球藻細(xì)胞進(jìn)行破碎,最大工作壓力2000 bar,連續(xù)進(jìn)樣,正常工作處理量9～20 L/h,最小處理量15 mL。破碎時(shí)調(diào)節(jié)壓力控制手輪至實(shí)驗(yàn)所需的壓力后,從進(jìn)樣管將配制的不同濃度的藻液吸入進(jìn)行勻質(zhì)破碎,破碎后從出樣口流出[10]。藻液經(jīng)勻質(zhì)破碎流出后,根據(jù)破碎效果,進(jìn)料以及勻漿破碎過(guò)程可不間斷循環(huán)進(jìn)行。

1.2.4 油脂得率的測(cè)定 在破碎后的藻液中加入100 mL正己烷和30 mL無(wú)水乙醇,振蕩搖勻,油脂溶解在正己烷和乙醇中。隨后在7000 r/min下離心10 min,棄去殘?jiān)?將上清液轉(zhuǎn)入分液漏斗中,同樣的方法重復(fù)三次,將得到的上清液合并至分液漏斗中。此時(shí),細(xì)胞破碎后釋放出的油脂就全部溶解在分液漏斗內(nèi)的正己烷中[11-13]。

在分液漏斗中,水在下層,正己烷在上層,將水層放出,留下正己烷層。然后轉(zhuǎn)入旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中將正己烷蒸干,留下的即為提取出的小球藻油脂,稱重后得到油脂的質(zhì)量。使用下面的公式計(jì)算油脂得率:

其中:y代表油脂得率,%;m0為破碎的藻液的干物質(zhì)質(zhì)量,g;m1為通過(guò)實(shí)驗(yàn)提取出的油脂質(zhì)量,g。

當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到的得率較小時(shí),說(shuō)明小球藻細(xì)胞未能完全破碎,該條件下破壁能力較弱;當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)到穩(wěn)定的最大值時(shí),說(shuō)明小球藻細(xì)胞被完全破碎,所用方法破壁能力最強(qiáng)[14-15]。

1.2.5 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 選取細(xì)胞破碎過(guò)程中的三個(gè)關(guān)鍵因素進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn),這三個(gè)因素分別為:藻液濃度、勻質(zhì)壓力和勻質(zhì)時(shí)間。通過(guò)設(shè)置梯度實(shí)驗(yàn),研究這三個(gè)因素單獨(dú)變化時(shí)對(duì)油脂得率的影響。

1.2.5.1 藻液濃度對(duì)油脂得率的影響 取濃度分別為50、100、150、200、250 g/L的藻液1 L進(jìn)行實(shí)驗(yàn),設(shè)置高壓勻質(zhì)機(jī)的壓力為1000 bar,1 L小球藻藻液勻質(zhì)破碎一次需4 min,每個(gè)濃度的藻液在破碎時(shí)都不間斷循環(huán)破碎8 min,考察不同的藻液濃度對(duì)細(xì)胞破碎后油脂得率的影響。

1.2.5.2 勻質(zhì)壓力對(duì)油脂得率的影響 選擇濃度為100 g/L的藻液1 L進(jìn)行實(shí)驗(yàn),高壓勻質(zhì)機(jī)的壓力分別設(shè)置為700、800、900、1000、1100 bar,循環(huán)破碎8 min,考察不同的勻質(zhì)壓力對(duì)細(xì)胞破碎后油脂得率的影響。

1.2.5.3 勻質(zhì)時(shí)間對(duì)油脂得率的影響 選擇濃度為100 g/L的藻液1 L進(jìn)行實(shí)驗(yàn),高壓勻質(zhì)機(jī)的壓力設(shè)置為900 bar,勻質(zhì)時(shí)間分別為4、8、12、16、20 min,考察不同的勻質(zhì)時(shí)間對(duì)細(xì)胞破碎后油脂得率的影響。

1.2.6 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 在單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)際條件,應(yīng)用Design Expert V8.0.6.1軟件,根據(jù)Box-Behnken中心組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,以藻液濃度(X1)、勻質(zhì)壓力(X2)、勻質(zhì)時(shí)間(X3)為影響因素,油脂得率(Y)為響應(yīng)值,進(jìn)行三因素三水平響應(yīng)面實(shí)驗(yàn),并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸和優(yōu)化,因素水平及編碼如表1所示。

表1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)因素水平及編碼

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用Design Expert V8.0.6.1軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果后,將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)輸入軟件,根據(jù)軟件功能進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,輸出分析結(jié)果。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 不同藻液濃度對(duì)破碎效果的影響 破碎結(jié)束后,提取分離出油脂,計(jì)算油脂得率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同藻液濃度對(duì)油脂得率的影響Fig.1 Effect of raw material concentration on the extraction yield of oil

由圖1可知,藻液濃度越低,破碎后的油脂得率就越高。這是因?yàn)?濃度越低,黏度越小,在進(jìn)行勻質(zhì)破碎時(shí),藻液通過(guò)勻質(zhì)閥后更易分散,剪切力和撞擊力作用效果更好。但是在50～250 g/L的范圍內(nèi),藻液濃度的不同,對(duì)油脂得率的影響不大,破碎后油脂得率都能達(dá)到48%以上。藻液濃度大于250 g/L時(shí),藻液過(guò)于黏稠,不利于實(shí)驗(yàn)操作。因此為提高破碎效率,選擇150 g/L作為最適宜的藻液濃度。

2.1.2 不同勻質(zhì)壓力對(duì)破碎效果的影響 破碎結(jié)束后,提取分離出油脂,計(jì)算油脂得率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同勻質(zhì)壓力對(duì)油脂得率的影響Fig.2 Effect of homogenization pressure on the extraction yield of oil

由圖2可知,當(dāng)勻質(zhì)壓力在900 bar以下時(shí),油脂得率隨著勻質(zhì)壓力的增大而逐漸升高。這是因?yàn)閯蛸|(zhì)壓力越高,藻液通過(guò)勻質(zhì)閥前后的壓力差也就越高,受到的剪切力和撞擊力也就越大,破碎效果就越好。勻質(zhì)壓力超過(guò)900 bar后,壓力的進(jìn)一步提高對(duì)破碎的影響不明顯,油脂得率的增大幅度明顯放緩,基本維持不變。所以選擇900 bar作為最適宜的勻質(zhì)壓力。

2.1.3 不同勻質(zhì)時(shí)間對(duì)破碎效果的影響 破碎結(jié)束后,提取分離出油脂,計(jì)算油脂得率,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同勻質(zhì)時(shí)間對(duì)油脂得率的影響Fig.3 Effect of homogenization time on the extraction yield of oil

由圖3可知,當(dāng)勻質(zhì)時(shí)間不超過(guò)12 min時(shí),油脂得率隨勻質(zhì)時(shí)間的增長(zhǎng)而升高,這是因?yàn)閯蛸|(zhì)時(shí)間越長(zhǎng),藻細(xì)胞通過(guò)勻質(zhì)閥的次數(shù)越多,破碎效果越好。超過(guò)12 min后,已經(jīng)將小球藻細(xì)胞完全破碎,油脂得率基本穩(wěn)定,升高幅度很小。因此,為提高效率,不再進(jìn)一步增加勻質(zhì)時(shí)間,選擇12 min作為最適宜的勻質(zhì)時(shí)間。

2.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

根據(jù)表1設(shè)置的三因素三水平實(shí)驗(yàn),利用Design-Expert V8.0.6.1軟件進(jìn)行響應(yīng)面中心旋轉(zhuǎn)組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),分別進(jìn)行17組實(shí)驗(yàn),每個(gè)實(shí)驗(yàn)做3個(gè)重復(fù)。響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)順序與實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及方差分析如表2、表3所示。

表2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

注:**表示差異極顯著(p<0.01);*表示差異顯著(p<0.05)。

通過(guò)Design-Expert V8.0.6.1軟件對(duì)表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行二次多元回歸擬合,得到油脂得率Y對(duì)藻液濃度X1、勻質(zhì)壓力X2、勻質(zhì)時(shí)間X3的二次多項(xiàng)回歸模型為:Y=49.80-0.20X1+2.16X2+3.13X3-0.14X1X2-0.067X1X3-1.16X2X3-0.84X12-1.55X22-1.54X32

由表3可以看出,該模型回歸極顯著(p<0.01),失擬項(xiàng)p=0.0813>0.05,差異不顯著,并且該模型決定系數(shù)R2為99.30%,調(diào)整后決定系數(shù)RAdj為98.40%,變異系數(shù)為0.80%,說(shuō)明該模型擬合精確、可信,可用于分析和預(yù)測(cè)高壓勻質(zhì)法破碎小球藻的情況。X2、X3、X2X3、X12、X22、X32對(duì)油脂得率的影響極顯著(p<0.01),X1、X1X2、X1X3對(duì)油脂得率的影響不顯著(p>0.05),表明油脂得率(Y)與藻液濃度(X1)、勻質(zhì)壓力(X2)和勻質(zhì)時(shí)間(X3)之間為非線性關(guān)系。另外,從表3也可以看出,各因素對(duì)油脂得率的影響大小順序?yàn)?勻質(zhì)時(shí)間(X3)>勻質(zhì)壓力(X2)>藻液濃度(X1)。

2.3 最優(yōu)工藝條件確定及驗(yàn)證

2.3.1 最優(yōu)工藝條件的確定 采用Design Expert V8.0.6.1統(tǒng)計(jì)軟件作出藻液濃度(X1)、勻質(zhì)壓力(X2)和勻質(zhì)時(shí)間(X3)兩兩之間的響應(yīng)曲面圖見(jiàn)圖4。

圖4 兩因素的交互作用對(duì)油脂得率的響應(yīng)面圖Fig.4 Response surface plots of variable parameters on the extraction yield of oil

通過(guò)對(duì)3個(gè)曲面的觀察可以預(yù)測(cè)和檢驗(yàn)變量的響應(yīng)值以及確定變量之間的相互關(guān)系,響應(yīng)面越陡,反映出各因素之間的兩兩交互作用越顯著[16-17]。同樣,等高線的形狀也可反映出交互效應(yīng)的強(qiáng)弱,橢圓形表示兩因素交互作用顯著,而圓形則與之相反[18-19]。前兩個(gè)比較平緩,最后一個(gè)比較陡峭,說(shuō)明勻質(zhì)壓力和勻質(zhì)時(shí)間對(duì)油脂得率的影響均較大,由等高線圖可知,兩者交互作用非常明顯,而藻液濃度與勻質(zhì)壓力、藻液濃度與勻質(zhì)時(shí)間之間的交互作用不顯著,這與表3的顯著性分析一致。

2.3.2 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn) 在選取的因素范圍內(nèi),根據(jù)回歸模型通過(guò)Design Expert V8.0.6軟件分析得出,高壓勻質(zhì)機(jī)破碎小球藻的最佳條件為:藻液濃度141.27 g/L、勻質(zhì)壓力938.91 bar、勻質(zhì)時(shí)間13.64 min,在此條件下,油脂得率的理論值為51.59%。根據(jù)最佳條件,考慮實(shí)際操作性,調(diào)整工藝條件為:藻液濃度140 g/L、勻質(zhì)壓力940 bar、勻質(zhì)時(shí)間14 min。經(jīng)過(guò)三次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的油脂得率為51.25%±0.23%,這與預(yù)測(cè)值相差不大。即該模型與實(shí)際情況擬合較好,說(shuō)明通過(guò)響應(yīng)面優(yōu)化得到的回歸方程具有一定的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

3 結(jié)論與討論

通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn),確定了藻液濃度、勻質(zhì)壓力和勻質(zhì)時(shí)間這三個(gè)因素對(duì)小球藻細(xì)胞壁破碎的影響規(guī)律。運(yùn)用Design-Expert V8.0.6軟件,使用響應(yīng)面分析法對(duì)各因素的最佳水平范圍及其交互作用進(jìn)行研究,建立了高壓勻質(zhì)法提取小球藻油脂的二次多項(xiàng)式回歸模型,結(jié)合實(shí)際操作確定最優(yōu)提取工藝參數(shù)為:藻液濃度140 g/L、勻質(zhì)壓力940 bar、勻質(zhì)時(shí)間14 min。在此條件下小球藻的油脂得率為51.25%±0.23%。

在大規(guī)模生產(chǎn)中,藻細(xì)胞破碎方法的選擇不僅需要考慮細(xì)胞破碎后能提取出來(lái)的油脂得多少,還需要考慮成本和效率等問(wèn)題[20-21]。高壓勻質(zhì)法與酸熱法、堿熱法相比,機(jī)械破碎法不使用強(qiáng)酸強(qiáng)堿,環(huán)境壓力小;與酶解法相比,所需時(shí)間短;與反復(fù)凍融法相比,操作簡(jiǎn)便;與超聲波破碎法相比,油脂得率較高。綜合考慮,此方法可在未來(lái)微藻油脂的商業(yè)化運(yùn)用時(shí)有一定的優(yōu)勢(shì),并且可以為微藻油脂的進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。

[1]范馨文,呂淑霞,趙雄偉,等. 微生物油脂結(jié)構(gòu)分析及安全性的研究進(jìn)展[J]. 食品工業(yè)科技,2016,37(10):368-372.

[2]丁文杰,岳思君,郭偉,等. 發(fā)狀念珠藻不同細(xì)胞破碎方法的研究[J]. 現(xiàn)代食品科技,2009,25(11):1243-1245.

[3]錢驊,陳斌,黃曉德,等. 不同破壁技術(shù)對(duì)桑黃功能性成分提取率的影響[J]. 食品科學(xué),2016,37(10):23-27.

[4]章瑩穎,鄧春芳,崔巖,等. 不同方法對(duì)微藻細(xì)胞破碎及油脂提取效果的影響[J]. 中國(guó)油脂,2016,41(3):61-65.

[5]黃雄超. 微藻油脂的提取及制備生物柴油的研究[D]. 泉州:華僑大學(xué),2012:6.

[6]畢生雷,張成明,金洪波,等. 抑菌劑在異養(yǎng)小球藻發(fā)酵過(guò)程中的應(yīng)用[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè),2015(3):70-74.

[7]畢生雷,喬建援,劉鉞,等. 異養(yǎng)小球藻用發(fā)酵罐的使用與維護(hù)[J]. 化學(xué)工程與裝備,2014(7):63-65.

[8]畢生雷,張成明,李十中,等. 異養(yǎng)小球藻半連續(xù)發(fā)酵生產(chǎn)油脂工藝探討[J]. 食品與發(fā)酵科技,2014(5):36-40.

[9]胡珺,魏芳,董緒燕. 微生物油脂的分提及其組成與理化指標(biāo)評(píng)價(jià)[J]. 中國(guó)油料作物學(xué)報(bào),2012,34(6):655-660.

[10]李勍,陳文帥,盧天鴻,等. 高壓勻質(zhì)處理對(duì)納米纖維素自聚集特性及氣凝膠結(jié)構(gòu)的影響[J]. 科技導(dǎo)報(bào),2014,32(4/5):51-55.

[11]Taher H,Al-Zuhair S,Al-Marzouqi AH,et al. Effective extraction of microalgae lipids from wet biomass for biodiesel production[J]. Biomass & Bioenergy,2014,66(7):159-167.

[12]張夢(mèng),程霞萍,李昌靈,等. 三種浸提方法從普通小球藻中提取油脂的比較研究[J]. 食品工業(yè)科技,2013,34(8):245-248.

[13]宋運(yùn)猛,彭紅,阮榕生,等. 微藻油脂提取及其組成含量測(cè)定的方法[J]. 現(xiàn)代化工,2013,33(11):123-128.

[14]Ronald H,Brendan G,Danquah MK,et al. Oil extraction from microalgae for biodiesel production[J]. Bioresource Technology,2011,102(1):178-185.

[15]蔣曉菲,周紅茹,金青哲,等. 微藻油脂制取技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)油脂,2012,37(12):62-66.

[16]江東文,黃佳佳,楊公明,等. 響應(yīng)面法優(yōu)化超高壓輔助提取茶多酚的工藝研究[J]. 現(xiàn)代食品科技,2013,29(6):1316-1320.

[17]杜玉蘭,黎慶濤,王遠(yuǎn)輝. 響應(yīng)面法優(yōu)化鼠尾藻中脂質(zhì)的提取工藝[J]. 天然產(chǎn)物研究與開發(fā),2008,20(6):1091-1094.

[18]李麗,劉曄瑋,趙劍喜,等. 高速剪切技術(shù)破碎油菜蜂花粉細(xì)胞壁工藝[J]. 食品科學(xué),2012,33(12):97-101.

[19]李佳橋,余修亮,曾林暉,等. 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)優(yōu)化超聲波輔助提取蓮房原花青素工藝[J]. 食品科學(xué),2016,37(12):40-45.

[20]李亮,李洋洋,黃遠(yuǎn)星,等. 破碎小球藻細(xì)胞提取生物油脂新方法[J]. 江蘇大學(xué)學(xué)報(bào),2014,35(1):44-49.

[21]王慧嶺,劉敏勝. 微藻生物能源產(chǎn)業(yè)化若干問(wèn)題的思考[J]. 生物產(chǎn)業(yè)技術(shù),2016(3):14-16.

Optimization ofChlorellacell disruption process by high pressure homogenization

LU Long,BI Sheng-lei*,JIN Hong-bo,WU Juan,ZHANG Peng-fei

(National Key Laboratory of Vehicle Biofuel Technology,Henan Tianguan Group Co.,Ltd.,Nanyang 473000,China)

Chlorellafermentation liquid was used as the experiment substrate and oil yield was chosen as the index of disruptive effect in this research. Based on the results of single-factor experiments,response surface methodology were carried out in order to study the effects of liquid concentration,homogenization pressure and homogenization time on the oil yield of disruptedChlorellaliquid. Multivariate regression model was established and the disruptive conditions were optimized as follows:liquid concentration was 140 g/L,homogenization pressure was 940 bar,homogenization time of per literChlorellafermentation liquid was 14 min. Under these conditions,the max oil yield could reach 51.25%±0.23%.

Chlorella;high pressure homogenization;disruption;response surface methodology

2016-08-09

魯龍(1988-)，男，碩士，助理工程師，研究方向：生物質(zhì)能源開發(fā)，E-mail：lulong21@163.com。

*通訊作者:畢生雷(1981-)，男，碩士，工程師，研究方向：生物化工，E-mail：bishenglei@163.com。

TS201.3

B

1002-0306(2017)06-0304-05

10.13386/j.issn1002-0306.2017.06.049