全 文 ：第 １１ 卷第 ６ 期
２０１３ 年 １１ 月
生 物 加 工 过 程
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｐｒｏｃｅｓｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ． １１ Ｎｏ． ６
Ｎｏｖ． ２０１３
ｄｏｉ：１０． ３９６９ ／ ｊ． ｉｓｓｎ． １６７２ － ３６７８． ２０１３． ０６． ００２
收稿日期：２０１２ － １０ － １０
基金项目：国家重点基础研究发展计划（９７３ 计划）（２０１１ＣＢ２００９０６）
作者简介：尹丰伟（１９８５—），男，山东青岛人，硕士研究生，研究方向：生物化工；高 振（联系人），副研究员，Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｇａｏｚｈｅｎ＠ ｎｊｕｔ． ｅｄｕ． ｃｎ
不同萃取体系对小球藻藻渣成分的影响
尹丰伟１，段 珺１，高 振１，郑洪立１，郑艳萍１，黄 和１，２
（１．南京工业大学 生物与制药工程学院，南京 ２１１８００；
２．南京工业大学 材料化学工程国家重点实验室，南京 ２１０００９）
摘 要：考察 ５ 种萃取体系（Ａ：正己烷，Ｂ：正己烷 ／乙醇，Ｃ：正己烷 ／异丙醇，Ｄ：氯仿 ／甲醇，Ｅ：氯仿 ／乙醇）对小球藻
（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ ｐｈｙｒｅｎｏｉｄｏｓａ）油脂的提取效果及藻渣成分的影响。 实验结果表明：不同的萃取体系下，油脂得率为 Ｄ
（１２ ２７％ ）、Ｅ（８ ８７％ ）、Ｃ （７ ７１％ ）、Ｂ （６ ８０％ ）、Ａ （３ ９１％ ），藻渣蛋白含量为 Ａ （５２ ６０％ ）、 Ｅ （４６ ２３％ ）、 Ｂ
（４０ １９％ ）、Ｃ （３９ ５２％ ）、 Ｄ （３２ ５２％ ），藻渣碳水化合物含量为 Ａ （２３ ２８％ ）、 Ｅ （１６ １５％ ）、 Ｂ （１３ ２４％ ）、 Ｄ
（１３ ５０％ ）、Ｃ（９ ０６％ ）；藻渣色素含量为 Ａ（１ ７５％ ）、Ｅ（１ ２９％ ）、Ｂ（１ １４％ ）、Ｃ（０ ９６％ ）、Ｄ（０ ５８％ ）；藻渣灰分含
量为 Ｄ（３ ６３％ ）、Ｅ（２ ９４％ ）、Ｃ（２ ２３％ ）、Ｂ（２ ２５％ ）、Ａ（１ ４８％ ）。 综合考虑微藻生物柴油的生产及藻渣的可利
用性，Ｖ（氯仿） ／ Ｖ（乙醇） ＝ １ 是一种油脂萃取效果较好，藻渣营养成分损失较小的小球藻油脂萃取体系。
关键词：小球藻；萃取；油脂；微藻；营养成分
中图分类号：Ｑ８１９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２ － ３６７８（２０１３）０６ － ０００９ － ０６
Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｏｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ
ｏｉｌ⁃ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ａｌｇａｅ⁃ｒｅｓｉｄｕｅｓ ｆｒｏｍ Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ ｐｈｙｒｅｎｏｉｄｏｓａ
ＹＩＮ Ｆｅｎｇｗｅｉ１，ＤＵＡＮ Ｊｕｎ１，ＧＡＯ Ｚｈｅｎ１，ＺＨＥＮＧ Ｈｏｎｇｌｉ１，ＺＨＥＮＧ Ｙａｎｐｉｎｇ１，ＨＵＡＮＧ Ｈｅ１，２
（１． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１１８００，Ｃｈｉｎａ；
２． Ｓｔａｔｅ ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ⁃Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｆｉｖｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ （Ａ：ｎ⁃ｈｅｘａｎｅ，Ｂ：ｎ⁃ｈｅｘａｎｅ ／ ａｌｃｏｈｏｌ，Ｃ：ｎ⁃ｈｅｘａｎｅ ／
ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ，Ｄ：ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ ／ ｍｅｔｈａｎｏｌ，Ｅ：ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ ／ ａｌｃｏｈｏｌ） ｏｎ ｌｉｐｉｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ
ａｌｇａｅ⁃ｒｅｓｉｄｕｅｓ ｆｒｏｍ Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ ｐｈｙｒｅｎｏｉｄｏｓａ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｂｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ，ｔｈｅ ｌｉｐｉｄ ｙｉｅｌｄ
ｗｅｒｅ：Ｄ（１２ ２７％ ），Ｅ（８ ８７％ ），Ｃ（７ ７１％ ），Ｂ（６ ８０％ ），Ａ（３ ９１％ ）； ｔｈｅ ｃｒｕｄｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ
ａｌｇａｅ⁃ｒｅｓｉｄｕｅｓ ｗｅｒｅ：Ａ（５２ ６０％ ），Ｅ（４６ ２３％ ），Ｂ（４０ １９％ ），Ｃ（３９ ５２％ ），Ｄ（３２ ５２％ ）； ｔｈｅ ｔｏｔａｌ
ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅｓ ｏｆ ａｌｇａｅ⁃ｒｅｓｉｄｕｅｓ ｗｅｒｅ：Ａ（２３ ２８％ ），Ｅ（１６ １５），Ｂ（１３ ２４％ ），Ｄ（１３ ５０），Ｃ（９ ０６％ ）；
ｔｈｅ ｐｉｇｍｅｎｔｓ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ａｌｇａｅ⁃ｒｅｓｉｄｕｅｓ ｗｅｒｅ：Ａ（１ ７５％ ）），Ｅ（１ ２９％ ），Ｂ（１ １４％ ），Ｃ（０ ９６％ ），Ｄ
（０ ５８％ ）； ｔｈｅ ａｓｈ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ａｌｇａｅ⁃ｒｅｓｉｄｕｅｓ ｗｅｒｅ：Ｄ（３ ３６％ ），Ｅ（２ ９４％ ），Ｃ（２ ２３％ ），Ｂ（２ ２５％ ），
Ａ（１ ４８％ ）． Ｔｈｅ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ Ｖ （ ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ） ／ Ｖ （ ａｌｃｏｈｏｌ） ＝ １ ｗａｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｍｉｃｒｏａｌｇａｅ ｌｉｐｉｄ
ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｉｔｓ ｈｉｇｈｅｒ ｌｉｐｉｄ ｙｉｅｌｄ ａｎｄ ｍｕｃｈ ｌｅｓｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｇａｅ⁃
ｒｅｓｉｄｕｅｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ ｐｈｙｒｅｎｏｉｄｏｓａ；ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；ｌｉｐｉｄ；ｍｉｃｒｏａｌｇａｅ；ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ
当前，由于全球能源、资源和环境压力，使研
究者的目光投向了对生物质资源的开发与利
用［１］ ，在众多的生物质原料中，微藻光合效率高、
生长速度快、油脂含量高，具有开发成生物柴油原
料的潜能［２］ ，但因生产成本高［３］ ，未能实现规模化
生产。 微藻柴油生产中，油脂的提取是其中一个
关键环节，有机溶剂萃取法因成本较低、溶剂可回
收利用等优势［４］ ，是微藻油脂提取中的常用方法。
前人关于微藻油脂的提取做了大量研究，并针对
不同的微藻提出了不同的有机溶剂萃取体系和提
取方法［５ － ７］ ，其中以混合萃取体系（极性与非极性
有机溶剂混合）的提取效果最好［８］ 。 微藻除了含
有可供生产生物柴油的油脂外，还含有大量的蛋
白、多糖、色素、矿质元素等，因此藻渣中会残留丰
富的营养成分，并且微藻油脂提取后会产生
５０％ ～ ８０％的藻渣［９］ 。 有报道指出将微藻油脂生
产和藻渣的利用结合起来是降低生物柴油生产成
本的有效途径之一［１０］ ，同时也可避免藻渣堆积带
来的环境污染。
虽然有关微藻油脂提取方面的研究已取得很
大的进展，但这些研究很少涉及并考虑到不同萃取
方法对提油之后藻渣的影响。 针对该问题，笔者拟
在前人研究的基础上，综合目前实验中常用的萃取
体系，考察不同萃取体系对蛋白核小球藻（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ
ｐｈｙｒｅｎｏｉｄｏｓａ）藻渣成分的影响，为小球藻油脂的提
取和藻渣利用提供参考。
１ 材料与方法
１． １ 小球藻
实验 所 用 的 蛋 白 核 小 球 藻 （ Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ
ｐｈｙｒｅｎｏｉｄｏｓａ）由笔者所在课题组培养。
１． ２ 油脂的提取
根据前人研究，拟采用 ５ 种不同的萃取体系
（所用的试剂均为分析纯，以后皆用Ａ ～ Ｅ表示）：Ａ
正己烷［１１］，Ｂ 正己烷 ／乙醇（体积比１∶ １） ［６］，Ｃ 正己
烷 ／异丙醇（体积比 １ ∶ １） ［７］，Ｄ 氯仿 ／甲醇（体积比
１∶ １） ［５］，Ｅ氯仿 ／乙醇（体积比１∶ １，由笔者根据文献
［８］提出）。
称 ２ ｇ藻粉，液氮破壁［６］后收集于 ５０ ｍＬ 具塞
三角瓶中，分别加入 ２０ ｍＬ Ａ ～ Ｅ 的萃取体系，
２５ ℃、２００ ｒ ／ ｍｉｎ条件下振荡萃取 ２ ｈ． 萃取结束后
加 １０ ｍＬ 蒸馏水分层［８］，分别取正己烷层和氯仿层
于 ２５ ｍＬ圆底烧甁中，并再用相同体积的正己烷和
氯仿萃取 ２ 次。 有机溶剂经减压蒸馏去除，即得粗
油脂，具体流程见图 １。
图 １ 小球藻油脂的提取与藻渣获取路线
Ｆｉｇ． １ Ｒｏａｄｍａｐ ｏｆ ｌｉｐｉｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｄ ａｌｇａｅ⁃ｒｅｓｉｄｕｅｓ
ｏｂｔａｉｎｅｄ ｆｒｏｍ Ｃ． ｐｈｙｒｅｎｏｉｄｏｓａ
１． ３ 藻渣的获得
油脂提取之后，将剩下的含小球藻细胞碎片的
藻液离心（在 ４ ℃下 ５ ０００ ｒ ／ ｍｉｎ 离心 １０ ｍｉｎ）弃上
清，细胞碎片再用蒸馏水洗 ３ 次，收集沉淀，６０ ℃烘
干，即得藻渣（图 １）。
１． ４ 分析方法
油脂得率的计算及脂肪酸分析参照文献［６］。
蛋白质的测定参照文献［１２］，以 ６ ２５ 作为总 Ｎ
转化为蛋白质的系数。
氨基酸测定：称取 ０ ０２ ｇ 藻渣于 １０ ｍＬ水解管
中，加 １０ ｍＬ ６ ｍｏｌ ／ Ｌ ＨＣｌ，１２０ ℃条件下水解 ２４ ｈ。
氨基酸的分析方法参照文献［１３］。
藻渣碳水化合物的测定采用 Ｈ２ＳＯ４ 蒽
酮法［１４］。
藻渣色素的提取与分析参照文献［１５］。
藻渣灰分的测定参照文献［１６］。
藻渣矿质元素的分析：藻渣灰化后以 １ ∶ ４９（体
积比）的 ＨＮＯ３ 溶解后，进行 ＩＣＰ分析［１７］。
２ 结果与讨论
２． １ 萃取体系对油脂得率的影响
考察萃取体系对油脂得率的影响，结果见图
２。 由图 ２ 可知：小球藻的油脂约占细胞干质量
的 １０％ ，不同的萃取体系下的油脂得率差异明
０１ 生 物 加 工 过 程 第 １１ 卷
显；单一非极性有机溶剂 （ Ａ）下的油脂得率最
少，只有 ３ ９１％ ，混合萃取体系下油脂的得率较
高，其中 Ｄ 条件下可达到 １２ ２７％ 。 Ｈａｌｉｍ 等 ［１１］
发现正己烷 ／异丙醇条件下获得的油脂要比单一
的正己烷条件下多 ３ 倍左右，并提出了微藻油脂
的萃取机制 ［８］ ，认为极性和非极性有机溶剂可针
对不同类型油脂的萃取，而混合萃取体系更利于
微藻油脂的萃取，原因与细胞中同膜蛋白相连的
油脂相关。 这是因为藻细胞含有极性脂，并通过
氢键或其他较强的静电键与膜上的蛋白质相连，
萃取体系中的极性溶剂可以破坏这种连接 ［１１］ ，
将这类脂从膜蛋白上“拉”出来并溶于有机溶剂
中。 本实验进一步证实了该机制，并发现不同非
极性 ／极性有机溶剂组合变化对油脂的提取效果
不同。
图 ２ 萃取体系对小球藻的油脂得率的影响
Ｆｉｇ． ２ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｏｎ
ｌｉｐｉｄ ｙｉｅｌｄ ｏｆ Ｃ． ｐｈｙｒｅｎｏｉｄｏｓａ
２． ２ 萃取体系对脂肪酸分布的影响
表 １ 为萃取体系对脂肪酸分布的影响结果。
由表 １ 可知：该蛋白核小球藻的脂肪酸类型分布
为 Ｃ１４ ∶ ０ ～ Ｃ１８ ∶ ３，不饱和脂肪酸（ ＵＦＡ）含量较
高，约占总脂肪酸的 ７７％ ；所有脂肪酸中，以 Ｃ１８∶
２（亚油酸）、Ｃ１６∶ ０（软脂酸）和 Ｃ１８∶ ３（亚麻酸）的
含量较高。 由表 １ 还可以看出，不同萃取体系下
得到的脂肪酸具有明显的差别：单一正己烷条件
（Ａ）不利于饱和脂肪酸的提取，饱和脂肪酸（ ＳＦＡ）
占总脂肪酸的 ２１ ０４％ ，这可能是由于不饱和脂肪
酸多以极性结构脂的形式存在有关；其他 ４ 种混
合萃取体系，以 Ｂ 得到的饱和脂肪酸比例较高，达
到总脂肪酸的 ２４ ４３％ ，以 Ｃ 条件下的最少，为
２２ ７４％ 。 这说明油脂在细胞内有不同存在形式，
且进一步说明不同的萃取体系对细胞内油脂的作
用力不同。
表 １ 萃取体系对小球藻的脂肪酸分布及含量的影响
Ｔａｂｌｅ １ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｏｎ ｔｈｅ ｆａｔｔｙ ａｃｉｄ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎ Ｃ． ｐｈｙｒｅｎｏｉｄｏｓａ
脂肪酸
占总脂肪酸的含量 ／ ％
Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ
Ｃ１４∶ ０ ０ ７５ ２ ４３ ３ ３３ ２ ０１ １ ８
Ｃ１６∶ ０ １７ ５４ １９ ０１ １５ ７ １８ ６４ １８ ４６５
Ｃ１６∶ １ １ ７８ １ ６６ １ ６７ １ ６９ １ ７１
Ｃ１６∶ ２ １１ ０３ ９ ２５ １０ ２７ ９ ６９ ９ ９２
Ｃ１６∶ ３ １１ ８３ ９ ２８ １０ ４６ ９ ９２ １０ ２３
Ｃ１８∶ ０ ２ ７５ ２ ９９ ３ １５ ２ ９３ ２ ９７
Ｃ１８∶ １ ５ ４３ ６ ３８ ６ ２６ ６ １４ ６ ０３
Ｃ１８∶ ２ ３３ ６４ ３４ ８１ ３４ ５１ ３４ ５２ ３４ ３７
Ｃ１８∶ ３ １５ ２５ １４ １９ １４ ６３ １４ ４５ １４ ５９
∑ＳＦＡ ２１ ０４ ２４ ４３ ２２ ７４ ２３ ５８ ２３ １６
∑ＵＦＡ ７８ ９６ ７５ ５７ ７７ ２６ ７６ ４２ ７６ ８４
２． ３ 萃取体系对藻渣蛋白含量的影响
图 ３ 为不同萃取条件下藻渣的蛋白含量结果。
由图 ３ 可知：该小球藻藻渣中的蛋白质占到藻渣
干质量的 ４５％左右，可作为一种良好的蛋白食品
或蛋白饲料源；Ａ 条件下的藻渣蛋白含量较高，占
藻渣干质量的 ５２ ６０％ ，Ｄ 条件下得到的最少，为
３２ ５２％ 。 本实验采用液氮研磨对细胞进行破壁
处理［６］ ，因此细胞膜上的极性脂与蛋白的复合体
有可能在萃取时一并进入到有机溶剂中，造成藻
渣蛋白含量的减少。 另外，混合萃取体系中的极
性溶剂（水醇相）含有色素、蛋白质、氨基酸和其他
的非油脂成分［１８］ ，造成部分蛋白质的流失。 实验
中所用到的几种极性溶剂极性各不相同，可能会
造成不同萃取体系中的水醇相蛋白含量不同。 因
此，藻渣蛋白含量受多种因素影响，具体原因和机
制有待进一步深入研究。
２． ４ 萃取体系对藻渣的氨基酸组成及含量的影响
表 ２为藻渣中的氨基酸及其含量。 由表 ２ 可知：
４种混合萃取体系（Ｂ ～ Ｅ）下的氨基酸含量相似，但
单一萃取体系（Ａ）与混合萃取体系（Ｂ ～ Ｅ）相比在某
些氨基酸含量上具有较大差异，这可能与萃取过程中
因萃取体系不同而造成的蛋白质流失有关。
１１ 第 ６ 期 尹丰伟等：不同萃取体系对小球藻藻渣成分的影响
图 ３ 萃取体系对藻渣的蛋白含量的影响
Ｆｉｇ． ３ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｏｎ ｐｒｏｔｅｉｎ
ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎ ａｌｇａｅ⁃ｒｅｓｉｄｕｅｓ
表 ２ 萃取体系对藻渣中氨基酸的组成
及含量的影响
Ｔａｂｌｅ ２ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｏｎ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ａｌｇａｅ⁃ｒｅｓｉｄｕｅｓ
氨基酸
占总氨基酸的含量 ／ ％
Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ
天冬氨酸 ２ ３６ ３ ４５ ２ ３３ ０ １３ ５ １３
谷氨酸 ２ ８７ ４ ０６ ４ ６６ ５ １６ ４ ５２
丝氨酸 ０ ４１ ０ ６０ ０ ７０ ０ ８９ ０ ４４
甘氨酸 １ ４８ ４ ８９ ４ ７７ ５ １３ ４ ３７
组氨酸 ７ ５１ １０ ９５ １０ ３２ １１ ０３ １０ ８７
精氨酸 ３ ７５ ５ １７ ５ １７ ５ ３９ ４ ７７
苏氨酸 ２ ８４ ４ ４５ ４ ２２ ４ ４７ ３ ９４
丙氨酸 １９ ０９ １６ ４７ １５ ５８ １６ ７５ １６ ６２
脯氨酸 ２９ ８０ ９ ９８ １２ ０７ ８ ７８ ６ ２３
酪氨酸 ５ ７２ １ ６３ ２ １９ ２ １１ １ ６２
缬氨酸 ４ ６２ ３ ００ ３ １４ ２ ９６ ２ ９３
蛋氨酸 ３ ４１ ６ ７６ ６ ４５ ６ ９５ ７ ０７
胱氨酸 １ １０ ０ ８２ ０ ９０ ０ ９９ ２ ５９
异亮氨酸 １ ９４ ３ ６０ ３ ４８ ３ ７１ ０ ７７
亮氨酸 ５ １９ ９ ３３ ８ ９５ ９ ５８ １２ ６５
苯丙氨酸 ３ ２４ ３ ８６ ４ ２３ ４ ４５ ４ ５１
赖氨酸 ４ ６７ １０ ９９ １０ ８３ １１ ５１ １０ ９４
２． ５ 萃取体系对藻渣的碳水化合物含量的影响
图 ４ 为不同萃取体系下的藻渣中碳水化合物含
量结果。 由图 ４ 可知：小球藻细胞中含有较多的糖
脂（ｇｌｙｃｏｌｉｐｉｄ），约占细胞干质量的 ５ ７％ ［１９］。 糖脂
作为一种极性脂是膜脂的重要组成成分［２０］，在油脂
的萃取过程中一部分糖脂溶于有机溶剂而被提取
出来，使藻渣中的碳水化合物含量降低。 另外，小
球藻的部分碳水化合物因溶于水醇相中而流失［１８］，
也会降低藻渣碳水化合物的含量。 从图 ４ 还可以看
出，混合萃取体系对藻渣碳水化合物的含量影响较
大，且不同的混合萃取体系之间也有较大差别。
图 ４ 萃取体系对藻渣的碳水化合物含量的影响
Ｆｉｇ． ４ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ
ｔｏｔａｌ ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅ ｉｎ ａｌｇａｅ⁃ｒｅｓｉｄｕｅｓ
图 ５ 萃取体系对藻渣的色素含量的影响
Ｆｉｇ． ５ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｏｎ ｐｉｇｍｅｎｔ
ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎ ａｌｇａｅ⁃ｒｅｓｉｄｕｅｓ
２． ６ 不同萃取体系下的藻渣色素含量
不同萃取体系下藻渣中叶绿素 ａ、叶绿素 ｂ 和
类胡萝卜素的含量变化如图 ５ 所示。 由图 ５ 可知：
Ａ条件下的藻渣色素含量最多，达到 １７ ５１ ｍｇ ／ ｇ；其
次为 Ｂ、Ｃ 和 Ｅ，三者相差不大；Ｄ 条件下最少，为
５ ５９ ｍｇ ／ ｇ。 将该结果与 ２ １ 节结果对照可知，油脂
萃取效果好的体系同样对色素有着良好的萃取作
用，这主要是因为这 ３ 种色素都是脂溶性的，在油脂
的萃取过程中溶于有机溶剂而使藻渣中的色素含
量降低。 有研究表明氯仿 ／甲醇体系利于叶绿素 ａ
的提取［２１ － ２２］，本实验的结果也表明了这一点，并且
还证明该体系同时还适用于另外 ２ 种色素的萃取
（图 ５）。 藻渣中色素含量的差异也说明不同萃取体
系对微藻不同色素的作用力不同。
２１ 生 物 加 工 过 程 第 １１ 卷
２． ７ 萃取体系对藻渣的灰分含量的影响
不同萃取体系下的藻渣中灰分含量如图 ６ 所
示。 由图 ６ 可知：藻渣中的灰分含量较少；不同萃取
体系下的藻渣灰分含量不同，以 Ｄ 条件下得到的灰
分最多，占到藻渣干质量的 ３ ３６％ 。 灰分主要是无
机成分的残留物，本实验获取的藻渣是破壁后的小
球藻经水和有机溶剂处理后的残余物，为藻细胞的
结构成分（细胞器、细胞膜和细胞壁等），胞内游离
无机盐易在处理过程中流失。 而灰分含量的测定
是以占干质量的百分比计算的，而由前面的分析可
知，Ａ条件下的油脂得率最低，藻渣中残留的油脂、
蛋白质、碳水化合物的含量最高，使得灰分在总干
质量中所占的比例降低；Ｄ条件则恰好相反。
图 ６ 萃取体系对藻渣的灰分含量的影响
Ｆｉｇ． ６ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｏｎ
ａｓｈ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ａｌｇａｅ ｒｅｓｉｄｕｅｓ
２． ８ 萃取体系对藻渣中矿质元素含量的影响
分析了不同萃取体系下藻渣中的 ９ 种矿质元素
（Ｐ、Ｃａ、Ｎａ、Ｋ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｕ 和 Ｍｎ），结果如表 ３ 所
示。 由表 ３ 可知：藻渣中含有丰富的 Ｐ、Ｃａ和 Ｎａ，分
别占到矿质元素总质量的 ５０％ 、２０％和 １５％左右，
Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｕ和 Ｍｎ的含量则相对较少。 ９ 种元素中，Ｐ
含量具有显著的优势，这是因为藻渣主要是残破的
细胞结构，而 Ｐ又是细胞核和细胞膜等细胞结构的
重要组成元素。 不同萃取体系下，藻渣矿质元素占
藻渣干质量的含量 （ ｍｇ ／ ｇ） 由多到少依次为 Ｄ
（８６９ １９）、Ｅ（６５６ ９８）、Ｂ（５４８ ９８）、Ｃ（４８３ ７８）、Ａ
（４２４ ７０），此趋势同藻渣灰分的含量趋势一致（图
６），这是因为矿质元素是灰分的主要成分。
２． ９ 萃取体系的评价
综合以上实验结果，针对微藻生物柴油的生产
和藻渣的可利用性，并参照美国能源部关于微藻生
物炼制的概述［２３］，对油脂和藻渣成分各项指标分配
权重。 其中油脂的获得是主要目标，因此给以最高
权重值为 ０ ３，藻渣中的成分根据其经济价值分别
赋予不同的权重（表 ４），并为各种萃取体系打分（相
差不明显的计相同分）。 在该评价方法下，Ｅ萃取体
系得到的分数最高为 ４ ０，其次为 Ａ （３ ８）和 Ｄ
（３ ２），得分最少的为 Ｂ（２ ８）和 Ｃ（２ ４）。 因此在
该评价方法下，Ｅ 萃取体系（氯仿 ／乙醇）获得的油
脂得率较高，且藻渣成分损失较少。
表 ３ 萃取体系对藻渣中的矿质元素含量的影响
Ｔａｂｌｅ ３ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｏｎ ｍｉｎｅｒａｌ
ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｉｎ ａｌｇａｅ⁃ｒｅｓｉｄｕｅｓ
矿质
元素
矿质元素含量 ／ （ｍｇ·ｇ － １）
Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ
Ｐ １５３ ３６ ２７８ ７８ ２４９ ８９ ４０３ １４ ３０５ ５２
Ｃａ ９６ ３２ ９６ ８１ ８３ ９０ １３８ ４２ １３７ ２７
Ｎａ ９５ ３４ ８２ ９６ ７３ ８０ １６９ ５８ １０２ ６５
Ｋ ４１ ８８ ４８ ２６ ４５ ４７ ８８ ４７ ５１ ５９
Ｆｅ １２ ６３ １２ ５０ ９ ７４ １８ ５０ １６ ９１
Ａｌ ７ ５３ １２ ３４ ６ ２６ ２３ ４７ １０ ６１
Ｚｎ ７ ３８ ９ ４６ ６ ４９ １２ １１ １４ ６９
Ｃｕ ６ ０５ ５ １４ ５ ８６ １０ ９９ １３ ７４
Ｍｎ ４ ２１ ２ ７３ ２ ３７ ４ ５１ ４ ００
总计 ４２４ ７０ ５４８ ９８ ４８３ ７８ ８６９ １９ ６５６ ９８
表 ４ 萃取体系的评价
Ｔａｂｌｅ ４ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ
萃取
体系
藻渣
粗油脂 粗蛋白 碳水化合物 色素 灰分
０ ３ ０ ２ ０ ２ ０ ２ ０ １
得分
Ａ ２ ５ ５ ５ ２ ３ ８
Ｂ ３ ３ ２ ３ ３ ２ ８
Ｃ ３ ３ １ ２ ３ ２ ４
Ｄ ５ ２ ３ １ ５ ３ ２
Ｅ ４ ４ ４ ４ ４ ４ ０
３ 结 论
油脂萃取后的小球藻（Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ ｐｈｙｒｅｎｏｉｄｏｓａ）
藻渣中仍含有丰富的营养成分，具有进一步开发利
用的潜力。 单一非极性有机溶剂不利于油脂的萃
３１ 第 ６ 期 尹丰伟等：不同萃取体系对小球藻藻渣成分的影响
取，但得到的藻渣营养成分损失最少；混合萃取体
系由于其极性溶剂能破坏极性脂与膜的连接，因此
更能充分提取细胞中的油脂成分，但同时也造成藻
渣成分损失较多———一部分溶于水醇相中而流失，
另一部分溶于非极性溶剂中，具体的组成及含量有
待于进一步研究。 不同的混合萃取体系由于极性
的不同对油脂的提取效果和藻渣成分的影响也不
同，氯仿 ／乙醇（体积比 １∶ １）体系相对是一种提油效
果较好、藻渣营养成分损失较小的萃取体系，但由
于氯仿的使用可能会限制藻渣的进一步利用，因此
针对微藻及藻渣的利用方向可选择不同的萃取体
系，另外开发一种有效的有机溶剂去除方法也可以
拓宽藻渣的应用范围。
参考文献：
［ １ ］ Ｌａｎｇ Ｘ， Ｄａｌａｉ Ａ Ｋ， Ｂａｋｈｓｈｉ Ｎ Ｎ， ｅｔ ａｌ． Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｉｏ⁃ｄｉｅｓｅｌｓ ｆｒｏｍ ｖａｒｉｏｕｓ ｂｉｏ⁃ｏｉｌｓ［ Ｊ］ ． Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒ
Ｔｅｃｈｎｏｌ，２００１，８０（１）：５３⁃６２．
［ ２ ］ Ｗｉｊｆｆｅｌｓ Ｒ Ｈ，Ｂａｒｂｏｓａ Ｍ Ｊ． Ａｎ ｏｕｔｌｏｏｋ ｏｎ ｍｉｃｒｏａｌｇａｌ ｂｉｏｆｕｅｌｓ
［Ｊ］ ． Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１０，３２９：７９６⁃７９９．
［ ３ ］ Ｌｉ Ｙ Ｇ，Ｘｕ Ｌ，Ｈｕａｎｇ Ｙ Ｍ，ｅｔ ａｌ． Ｍｉｃｒｏａｌｇａｌ ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ ｉｎ Ｃｈｉｎａ：
ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ［ Ｊ］ ． Ａｐｐｌ Ｅｎｅｒｇｙ，２０１１，８８ （１０）：
３４３２⁃３４３７．
［ ４ ］ Ｍｅｒｃｅｒ Ｐ， Ａｒｍｅｎｔａ Ｒ Ｅ． Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｉｎ ｏｉｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ
ｍｉｃｒｏａｌｇａｅ ［ Ｊ ］ ． Ｅｕｒ Ｊ Ｌｉｐｉｄ Ｓｃｉ Ｔｅｃｈｎｏｌ， ２０１１， １１３ （ ５ ）：
５３９⁃５４７．
［ ５ ］ Ｌｅｅ Ｊ Ｙ，Ｙｏｏ Ｃ，Ｊｕｎ Ｓ Ｙ，ｅｔ ａｌ． Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｓｅｖｅｒａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ
ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｌｉｐｉｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｍｉｃｒｏａｌｇａｅ［Ｊ］ ． Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒ Ｔｅｃｈｎｏｌ，
２０１０，１０１（１）：Ｓ７５⁃Ｓ７７．
［ ６ ］ Ｚｈｅｎｇ Ｈ，Ｙｉｎ Ｊ，Ｇａｏ Ｚ，ｅｔ ａｌ． Ｄｉｓｒｕｐｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ ｖｕｌｇａｒｉｓ ｃｅｌｌｓ
ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｌｅａｓｅ ｏｆ ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ⁃ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｌｉｐｉｄｓ： ａ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ
ｇｒｉｎｄｉｎｇ， ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃａｔｉｏｎ， ｂｅａｄ ｍｉｌｌｉｎｇ， ｅｎｚｙｍａｔｉｃ ｌｙｓｉｓ， ａｎｄ
ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓ［ Ｊ ］ ． Ａｐｐｌ Ｂｉｏｃｈｅｍ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ， ２０１１， １６４ （ ７ ）：
１２１５⁃１２２４．
［ ７ ］ Ｇｒｉｍａ Ｅ Ｍ， Ｍｅｄｉｎａ Ａ Ｒ， Ｇｉｍ ｎｅｚ Ａ Ｇ， ｅｔ ａｌ． Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ
ｂｅｔｗｅｅｎ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｐｉｄｓ ａｎｄ ｆａｔｔｙ ａｃｉｄｓ ｆｒｏｍ ｍｉｃｒｏａｌｇａｌ
ｂｉｏｍａｓｓ［Ｊ］ ． Ｊ Ａｍ Ｏｉｌ Ｃｈｅｍ Ｓｏｃ，１９９４，７１（９）：９５５⁃９５９．
［ ８ ］ Ｈａｌｉｍ Ｒ， Ｄａｎｑｕａｈ Ｍ Ｋ，Ｗｅｂｌｅｙ Ｐ Ａ． Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｏｉｌ ｆｒｏｍ
ｍｉｃｒｏａｌｇａｅ ｆｏｒ ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ： ａ ｒｅｖｉｅｗ ［ Ｊ ］ ． Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ
Ａｄｖ，２０１２，３０（３）：７０９⁃７３２．
［ ９ ］ Ｍｉｌｌｅｄｇｅ Ｊ Ｊ． Ｔｈｅ ｃｈａｌｌｅｎｇｅ ｏｆ ａｌｇａｌ ｆｕｅｌ：ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ
ｔｈｅ ｅｎｔｉｒｅ ａｌｇａｌ ｂｉｏｍａｓｓ［Ｊ］ ． Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ Ｍａｔｔｅｒ，２０１０，１（６）：４⁃６．
［１０］ Ｖａｓｕｄｅｖａｎ Ｐ Ｔ，Ｂｒｉｇｇｓ Ｍ． Ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ：ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔａｔｅ ｏｆ
ｔｈｅ ａｒｔ ａｎｄ ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ［ Ｊ］ ． Ｊ Ｉｎｄ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ，２００８，３５
（５）：４２１⁃４３０．
［１１］ Ｈａｌｉｍ Ｒ，Ｇｌａｄｍａｎ Ｂ，Ｄａｎｑｕａｈ Ｍ Ｋ，ｅｔ ａｌ． Ｏｉｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ
ｍｉｃｒｏａｌｇａｅ ｆｏｒ ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ［Ｊ］ ． Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒ Ｔｅｃｈｎｏｌ，２０１１，
１０２（１）：１７８⁃１８５．
［１２］ 卫生部． ＧＢ ５００９． ５—２０１０ 食品中蛋白质的测定［Ｍ］．北京：
中国标准出版社，２０１０．
［１３］ 史纯珍，张红漫，黄和，等． 米根霉胞内氨基酸的高效液相色
谱测定及其代谢途径分析 ［ Ｊ］ ． 分析化学，２０１２，４０ （ ４ ）：
５７４⁃５７８．
［１４］ Ｍｏｒｒｉｓ Ｄ Ｌ． Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅｓ ｗｉｔｈ
Ｄｒｅｙｗｏｏｄ＇ｓ ａｎｔｈｒｏｎｅ ｒｅａｇｅｎｔ［Ｊ］ ． Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９４８，１０７：２５４⁃２５５．
［１５］ Ｗｅｌｌｂｕｒｎ Ｒ． Ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌｓ ａ ａｎｄ ｂ，
ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｏｔａｌ ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ， ｕｓｉｎｇ ｖａｒｉｏｕｓ ｓｏｌｖｅｎｔｓ ｗｉｔｈ
ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ［ Ｊ］ ． Ｊ Ｐｌａｎｔ Ｐｈｙｓｉｏｌ，
１９９４，１４４（３）：３０７⁃３１３．
［１６］ 卫生部． ＧＢ ５００９． ４—２０１０ 食品中灰分的测定［Ｍ］．北京：中
国标准出版，２０１０．
［１７］ Ｌｉ Ｘ，Ｃｏｌｅｓ Ｂ Ｊ，Ｒａｍｓｅｙ Ｍ Ｈ，ｅｔ ａｌ． Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌｓ
ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｂｙ ＩＣＰ⁃ＡＥＳ［Ｊ］ ． Ｃｈｅｍｉ Ｇｅｏｌ，１９９５，１２４
（１ ／ ２）：１０９⁃１２３．
［１８］ Ｆａｊａｒｄｏ Ａ Ｒ，Ｃｅｒｄáｎ Ｌ Ｅ，Ｍｅｄｉｎａ Ａ Ｒ， ｅｔ ａｌ． Ｌｉｐｉｄ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ
ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏａｌｇａ Ｐｈａｅｏｄａｃｔｙｌｕｍ ｔｒｉｃｏｒｎｕｔｕｍ［ Ｊ］ ． Ｅｕｒ Ｊ Ｌｉｐｉｄ
Ｓｃｉ Ｔｅｃｈｎｏｌ，２００７，１０９（２）：１２０⁃１２６．
［１９］ Ｍｕｒａｋａｍｉ Ｃ，Ｔａｋａｈａｓｈｉ Ｊ，Ｓｈｉｍｐｏ Ｋ，ｅｔ ａｌ． Ｌｉｐｉｄｓ ａｎｄ ｆａｔｔｙ ａｃｉｄ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ［Ｊ］ ． Ｊ Ｊｐｎ Ｏｉｌ Ｃｈｅｍ Ｓｏｃ，１９９７，４６：４２３⁃
４２８．
［２０］ Ｌｉｕ Ｊ， Ｈｕａｎｇ Ｊ， Ｓｕｎ Ｚ， ｅｔ ａｌ． Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｌｉｐｉｄ ａｎｄ ｆａｔｔｙ ａｃｉｄ
ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｏｆ ｐｈｏｔｏａｕｔｏｔｒｏｐｈｉｃ ａｎｄ ｈｅｔｅｒｏｔｒｏｐｈｉｃ Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ
ｚｏｆｉｎｇｉｅｎｓｉｓ：ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ａｌｇａｌ ｏｉｌｓ ｆｏｒ ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ［ Ｊ］ ．
Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒ Ｔｅｃｈｎｏｌ，２０１１，１０２（１）：１０６⁃１１０．
［２１］ Ｗｏｏｄ Ｌ Ｗ． Ｃｈｌｏｒｏｆｏｒｍ⁃ｍｅｔｈａｎｏｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ａ［ Ｊ］ ．
Ｃａｎ Ｊ Ｆｉｓｈ Ａｑｕａｔ Ｓｃｉ，１９８５，４２（１）：３８⁃４３．
［２２］ Ｌｌｏｙｄ Ｓ Ｗ，Ｔｕｃｋｅｒ Ｃ Ｓ． Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｓｏｌｖｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ
ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ ａ ｆｒｏｍ ｆｉｓｈ ｐｏｎｄ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ
ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ［Ｊ］ ． Ｊ Ｗｏｒｌｄ Ａｑｕａｃｕｌｔ Ｓｏｃ，２００７，１９（２）：３６⁃４０．
［２３］ ＵＳ ＤＯＥ． Ｎａｔｉｏｎａｌ ａｌｇａｌ ｂｉｏｆｕｅｌｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｒｏａｄｍａｐ［ＥＢ ／ ＯＬ］．
［２０１２⁃１０⁃０８］ ． ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ１． ｅｅｒｅ． ｅｎｅｒｇｙ． ｇｏｖ ／ ｂｉｏｅｎｅｒｇｙ ／ ｐｄｆｓ ／
ａｌｇａｌ＿ｂｉｏｆｕｅｌｓ＿ｒｏａｄｍａｐ． ｐｄｆ．
４１ 生 物 加 工 过 程 第 １１ 卷