Способ извлечения липидов из биомассы


 


Владельцы патента RU 2555554:

Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИТиН Россельхозакадемии) (RU)

Изобретение относится к области переработки биомассы. Предложен способ извлечения липидов из биомассы. Способ включает разрушение клеточных оболочек микроводорослей Chlorella в вихревом электромагнитном поле ферромагнитными частицами с последующей экстракцией липидной фракции. Экстрагирование липидной фракции осуществляют в многоступенчатом экстракционном аппарате с закрученным потоком инертных тел, с использованием органического растворителя. Изобретение позволяет сократить время экстракции и увеличить выход липидной фракции из биомассы микроводорослей. 2 табл.

 

Изобретение относится к способу переработки биомассы, точнее к извлечению из биомассы микроводоросли Clorella липидной фракции, которая может быть использована в нефтехимической и топливной промышленности для получения компонентов жидкого биодизельного топлива, являющегося альтернативной заменой товарному нефтяному дизельному топливу.

Известен способ извлечения липидной фракции (растительного масла) из растительной биомассы, заключающийся в прессовании семян масличных растений [Паронян В.Х. Технология жиров и жирозаменителей. - М.: ДеЛи принт, 2006. - 760 с. ]. Однако использование растительных масел для технических целей является нецелесообразным, так как они являются ценными продуктами питания. Кроме того, урожайность масличных культур сравнительно невелика, с одного гектара рапс можно получить, до 1190 л масла (сырья для производства биотоплива). Количество липидной фракции, которое могут дать некоторые виды водорослей, в том числе микроводоросли рода Chlorella, достигает 95000 л. Известен способ извлечения биологически активных веществ, который заключается в последовательной обработке биомассы Chlorella, позволяющий выделить из нее продукты липидной и белковой природы [Патент RU 2044770 C1, C12N 1/12, С12Р 21/00, A23J 3/20, A23K 1/00, 1992]. Указанный способ включает в себя предварительную обработку водоросли органическим растворителем, отделение комплекса, проведение ферментативного гидролиза обезжиренного остатка с последующим кипячением для дезактивации ферментов, отделение водной фазы, содержащей белковый гидролизат, и негидролизуемого остатка биомассы. Недостатком данного способа является отсутствие какого-либо метода разрушения плотной клеточной оболочки, препятствующей более глубокому извлечению липидной фракции, составляет не более 60%.

К основным способам разрушения клеточных стенок относят воздействие ультразвуковых колебаний, низких и высоких температур, осмотический шок, а также механическое разрушение клеток (растирание, измельчение, раздавливание, гомогенизация и др.). Механические и физические способы требуют большого расхода энергии [Патент RU 2256700 C1, C12N 1/12, A23K 1/00, A23J 3/20, С12Н 1/00 // (C12N 1/12, C12R 1:89), 2004]. Ни один из этих методов не обеспечивает разрушения оболочек всех клеток микроводорослей рода Chlorella, находящихся под воздействием, так как в отличие от других видов микроводорослей они обладают (при минимальных размерах) очень прочными клеточными оболочками.

Наиболее близким к заявляемому является способ извлечения липидов из биомассы. Разрушение клеточных оболочек осуществляют в вихревом электромагнитном поле ферромагнитными частицами, а экстрагирование липидной фракции проводят органическим растворителем с наложением импульсно-кавитационного воздействия [Патент RU 2388812 C1, C12N 1/12, С12Р 7/64, 22.09.2008].

Недостатками этого способа являются время воздействия в роторном импульсно-кавитационном аппарате является незначительным и составляет сотые доли секунды; происходит дополнительное разрушение клетки с образованием мелких частиц биомассы, что затрудняет дальнейшую фильтрацию (с образованием микроволокон, которые забивают поры ультрафильтра).

Задачей предлагаемого способа является разработка способа извлечения липидной фракции с более высоким выходом из биомассы микроводоросли Clorella, с целью использования ее в качестве компонента для получения биодизельного топлива.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе извлечения липидов из биомассы, предусматривающем разрушение клеточных оболочек микроводорослей Clorella в вихревом электромагнитном поле ферромагнитными частицами с последующей экстракцией липидной фракции, согласно изобретению, экстрагирование липидной фракции осуществляют в многоступенчатом экстракционном аппарате с закрученным потоком инертных тел, с использованием органического растворителя.

Биомассу микроводоросли Clorella подвергают физическому воздействию в аппарате вихревого слоя АВС-100 с доработками, создающем вращающееся электромагнитное поле с хаотически движущимися ферромагнитными частицами, воздействующими на сырье, в результате чего происходит разрушение клеточных оболочек, при этом степень дробления клеточных оболочек достигает 99,8% [Патент RU 2317142 C1, B01F 7/28, 2006]. В дальнейшем биомасса с раздробленными клеточными оболочками подвергается многократной экстракции органическим растворителем (нефрас-С 2-70/85, хлороформ, четыреххлорстый углерод) в аппаратах с закрученным потоком инертных тел. Жидкостной поток по входным тангенциальным патрубкам вводится в нижнюю часть аппарата (Патент SU 1586771 А1, B01J 19/18, 1988), где закручивается и подается в коническую часть аппарата, в котором находится закрученный слой инертных частиц. При вращении потока инерт образует плотный закрученный слой, в котором частицы инерта интенсивно механически взаимодействуют между собой и со стенками аппарата. Жидкостной поток с биомассой проходит через вращающийся слой инерта, в котором биомасса подвергается интенсивному многократному механическому воздействию, что способствует значительному увеличению коэффициента массоотдачи в жидкой фазе; постоянной деформации частицы биомассы, что приводит к дополнительной замене экстрагента у поверхности частиц, а также в «разломах» частицы; разделению экстрагированной липидной фракции от обезжиренной биомассы.

Способ получения сырья осуществляется следующим образом. В качестве сырья используют биомассу микроводоросли рода Clorella. Химический состав липидной фракции показал содержание следующих веществ: 50,02-56,20 мас. гликолипидов и фосфолипидов, 31,4-39,8 мас. диацилглицеролов, 1,7-6,4 мас. триацилглицеролов, 2,1-5,7 мас. свободных жирных кислот, 0,4-2,2 мас. углеводов и каротиноидов, остальное - неидентифицированные соединения. Кислоты, входящие в состав три- и диацилглицеролов, были переведены в форму, удобную для хроматографии. В соответствии с данными хроматографического анализа жирокислотный состав липидной фракции представлен, в основном, олеиновой, линоленовой, стеориновой и арахидоновой кислотами (табл. 1).

Таблица 1
Содержание кислот в липидной фракции.
Название кислоты Содержание, %
Олеиновая кислота 68,3
Стеариновая кислота 3,2
Линолевая кислота 25,1
Линоленовая кислота 1,3
Арахидоновая кислота 1,8
Прочие кислоты 0,3

При достижении концентрации микроорганизмов 60-65 млн клеток в 1 мл, их отделяют от жидкой фазы и направляют в аппарат для дробления. После дробления клеточных оболочек сырье подвергается экстракции в трехступенчатом экстракторе. В качестве экстрагента используют органический растворитель (нефрас-С 2-70/85, хлороформ, четыреххлорстый углерод). Экстрагирующая способность применяемых органических растворителей разнообразна.

Использование многоступенчатого экстракционного аппарата с закрученным потоком инертных тел исследовано на примере трехступенчатой схемы, которая позволяет проводить непрерывный процесс с временем пребывания в экстракционных аппаратах биомассы не более 2 минут, активность экстрагирования увеличивается в сотни раз, что позволяет довести степень излечения до 98% (табл.2).

Таблица 2
Экспериментальные данные выхода по ступеням экстракции липидной фракции с использованием различных органических растворителей
Название Масса, г Выход по ступеням экстракции, %
I ступень II ступень 1 III ступень
1 Биомасса микроводоросли Clorella vulgaris ИФР № С-111 100 - - -
Нефрас-С 2-70/85 300 - -
2 Липидная фракция - 60 90 98
Биомасса микроводоросли Clorella vulgaris ИФР № С-111 100 - - -
Хлороформ 300 - -
Липидная фракция - 65 80 89
3 Биомасса микроводоросли Clorella vulgaris ИФР № С-111 100 - - -
Четыреххлористый углерод 300 - - -
Липидная фракция 55 82 87

После окончания экстрагирования разделяют экстракт и обезжиренную массу путем центрифугирования. Экстракт представляет собой смесь три- и диацилглицеролов в органическом растворителе. После отгонки органического растворителя липидная фракция поступает в реактор для проведения химического процесса получения компонентов биодизельного топлива. Обезжиренная биомасса содержит смесь остатков оболочек, клеточного белка и минеральных веществ, которые можно использовать в качестве белковой кормовой добавки.

Предлагаемый способ позволяет сократить время экстракции и увеличить выход липидной фракции из биомассы микроводорослей, что позволит получить сырье для альтернативного топлива из непищевого сырья.

Способ извлечения липидов из биомассы, предусматривающий разрушение клеточных оболочек микроводорослей Chlorella в вихревом электромагнитном поле ферромагнитными частицами с последующей экстракцией липидной фракции, отличающийся тем, что экстрагирование липидной фракции осуществляют в многоступенчатом экстракционном аппарате с закрученным потоком инертных тел, с использованием органического растворителя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области биотехнологии. Представлена нуклеиновая кислота, кодирующая белок, обладающий ацетил-СоА- карбоксилазной активностью, компенсирующей недостаток ацетил-СоА-карбоксилазной активности в дрожжах, где нуклеотидная последовательность выбрана из группы, состоящей из нуклеиновой кислоты, которая содержит нуклеотидную последовательность: (a) кодирующую белок, состоящий из аминокислотной последовательности SEQ ID NO:2; (b) которая гибридизуется в жестких условиях с нуклеиновой кислотой, комплементарной SEQ ID NO:1; (c) SEQ ID NO:1; и (d) которая гибридизуется в жестких условиях с нуклеиновой кислотой, состоящей из комплементарной нуклеотидной последовательности, кодирующей белок SEQ ID NO:2; где SEQ ID NO:1 и 2 раскрыты в описании.

Группа изобретений относится к биотехнологии. Предложены способ получения лизогликолипида, способ биоконверсии гликолипидов и способ получения пищевого продукта.

Группа изобретений относится к микробиологии. Способ химической модификации липидов микроводорослей включает культивирование микроводорослей рода Prototheca с получением биомассы, содержащей по меньшей мере 10 % липидов микроводорослей в расчете на сухой вес клеток и не более 500 мкг/г красящих включений и осуществление химической реакции, в результате которой происходит ковалентная модификация липидов.

Изобретение относится к биотехнологии и представляет способ получения сложных эфиров жирных кислот с использованием дрожжей, принадлежащих к роду Yarrowia, обладающих способностью внутриклеточно накапливать сложные эфиры жирных кислот в условиях лимита по азоту или фосфору при добавлении в среду культивирования спирта дополнительно к основному источнику углерода, характеризующихся отсутствием активности или сниженной активностью фермента глицерол-3-фосфат дегидрогеназы и экспрессией гена, кодирующего фермент неспецифичную СоА-зависимую ацилтрансферазу.

Изобретение относится к улучшенному способу хроматографического фракционирования для очистки полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) и их производных. Способ хроматографического разделения для выделения продукта - полиненасыщенной жирной кислоты (ПНЖК) из исходной смеси включает введение исходной смеси в хроматографическую установку с псевдодвижущимся или истинным движущимся слоем, имеющую множество связанных хроматографических колонок, содержащих в качестве элюента водный спирт, где установка имеет множество зон, включающих по меньшей мере первую зону и вторую зону, причем каждая зона имеет поток экстракта и поток рафината, из которых можно отобрать жидкость из указанного множества связанных хроматографических колонок, и где (а) поток рафината, содержащий ПНЖК продукт совместно с более полярными компонентами, отбирается из колонки в первой зоне и вводится в несмежную колонку во второй зоне и/или (б) поток экстракта, содержащий ПНЖК продукт совместно с менее полярными компонентами, отбирается из колонки во второй зоне и вводится в несмежную колонку в первой зоне, причем указанный ПНЖК продукт отделяется от других компонентов исходной смеси в каждой зоне.

Изобретение относится к области молекулярной биологии и генетической инженерии. Предложена нуклеиновая кислота, которая кодирует белок с АТФ:цитратлиазной активностью, а также соответствующие белок, вектор, трансформант и способ получения жирной кислоты и липида.

Изобретение относится к области молекулярной биологии, биохимии и генной инженерии. Предложены нуклеиновая кислота, характеризующаяся нуклеотидной последовательностью, кодирующей белок, который состоит из аминокислотной последовательности с делецией, заменой или добавлением одной или более аминокислот в аминокислотной последовательности SEQ ID NO: 2 или SEQ ID NO: 7 и обладает активностью фосфатазы фосфатидной кислоты, соответствующий белок, рекомбинантный вектор, клетка для экспрессии белка и способ получения композиции жирной кислоты.

Изобретение относится к области биотехнологии и представляет собой полипептиды, обладающие пальмитазной активностью. Изобретение также раскрывает способы гидролиза масел и жиров с низким содержанием насыщенных жирных кислот или с низким содержанием транс-изомеров с использованием указанных пальмитаз, способы биокаталитического синтеза липидов с использованием указанных пальмитаз, а также использование указанных пальмитаз для катализа реакции переэтерификации и способы получения триацилглицеридов (ТАГ), диацилглицеридов (ДАГ) и продуктов питания с использованием указанных реакций.

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложены варианты способа получения сложных метиловых эфиров жирных кислот (биодизеля) в микроводной системе, не содержащей растворителей.

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано в сельском хозяйстве и пищевой промышленности. Сконструированы рекомбинантные нуклеотидные последовательности (НП), кодирующие полипептиды (ДГЛК-синтазы), которые состоят из дельта-9-элонгазы и дельта-8-десатуразы, независимо и раздельно проявляющих присущие им ферментативные активности.

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способам определения активности веществ, обладающих способностью встраиваться в биологические мембраны клеточных стенок с нарушением функционирования клеток.
Настоящее изобретение относится к вакцинной композиции для иммунизации животного против кокцидиоза и способу иммунизации животного. Охарактеризованная вакцина содержит от приблизительно 10 до приблизительно 1000 ооцист из первого штамма Eimeria и от приблизительно 100 до приблизительно 10000 ооцист второго штамма указанного вида, причем первый и второй штаммы имеют асинхронные эндогенные периоды и первый штамм представляет собой неослабленный штамм Eimeria, а второй штамм представляет собой ранний штамм Eimeria.
Изобретение относится к области микробиологии, а именно к применению экзометаболитов морской микроводоросли Phaeodactylum tricornutum. Экзометаболиты, выделенные из морской микроводоросли Phaeodactylum tricornutum путем экстракции этилацетатом культуральной жидкости, получаемой в процессе выращивания морской микроводоросли Phaeodactylum tricornutum с последующим удалением растворителя из этилацетатного экстракта и сушкой этилацетатного экстракта до постоянного веса, применяются в качестве стимулятора роста Yersinia pseudotuberculosis.
Изобретение относится к области ветеринарной паразитологии и биотехнологии и касается вакцины для профилактики кокцидиоза. .
Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для получения питательных сред для выращивания Deinococcus radiodurans. .
Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано для культивирования микроорганизмов в искусственных питательных двухфазных средах. .
Изобретение относится к области медицины, а именно лабораторной диагностике, и может быть использовано, в частности, для определения чувствительности трихомонад к лекарственным препаратам с последующим подбором их концентраций, необходимых для уничтожения паразита.

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано при диагностике трихомонадной инфекции. .

Изобретение относится к биотехнологии и микробиологии и представляет собой способ молекулярного типирования Chlamydia trachomatis путем секвенирования вариабельных участков трех генов Chlamydia trachomatis, таких как ompA, tsf, pmpF, полученных из бактериальной ДНК Chlamydia trachomatis, выделенной из клинического материала пациентов с урогенитальным хламидиозом, подвергнутых амплификации с последующим восстановлением последовательностей анализируемых генов, выравниванием и сравнительным анализом нуклеотидных последовательностей.

Изобретение относится к генетической инженерии, в частности к идентификации генов, участвующих в адаптации организма в среде его обитания, и может быть использовано для создания рекомбинантной бактерии с пониженной адаптацией к конкретной окружающей среде.
Изобретение относится к области биотехнологии и касается способа выделения смеси ДНК и белков из эпимастиготных форм штамма TPAP/MX/2002/Albarrada культуры Trypanosoma cruzi. Охарактеризованный способ включает получение биомассы культуры указанного штамма. Далее отмывку полученной биомассы, концентрирование ее до содержания не менее 6×108 клеток в 1 мл, введение в полученную концентрированную биомассу синтетического препарата дефензина α-1 человека с молекулярной массой 3,4 кДа в количестве 20 мкг/мл до конечной его концентрации 3,97 мкМ и выдержку до образования пор в дилипидных мембранах. Далее встряхивают полученную взвесь на шейкере с последующей выдержкой при комнатной температуре в течение не менее 24 часов, затем проводят центрифугирование полученной среды с выделением смеси ДНК и белков в жидкой фазе. Изобретение позволяет получить продукт с пониженным содержанием белковых компонентов и может быть использовано при дальнейшем получении препаратов. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.
Наверх