超临界二氧化碳萃取技术：从红法夫酵母 CBS 14 高效获取脂质与类胡萝卜素的新突破

《Biotechnology for Biofuels and Bioproducts》：Supercritical carbon dioxide extraction of lipids and carotenoids from Rhodotorula toruloides CBS 14 in comparison with conventional extraction methods

研究人员为解决传统提取方法的局限，开展超临界二氧化碳（SC?CO2?）萃取红法夫酵母 CBS 14 脂质和类胡萝卜素研究，发现该法能高效获取高价值化合物，具有重要意义。

　　随着人们对健康饮食和可持续发展的关注度不断提高，油脂在食品、饲料等领域的需求持续攀升。传统的植物油来源面临资源限制和可持续性问题，微生物油（MO）作为一种可持续的脂肪来源，受到了广泛关注。其中，能产生脂质和类胡萝卜素的产油酵母潜力巨大。然而，要充分利用这些酵母生产高价值产品，合适的提取方法成为关键瓶颈。传统的有机溶剂提取法存在诸多弊端，如使用有害溶剂、提取步骤繁琐，且受细胞包膜阻碍导致效率低下。此外，脂质和类胡萝卜素对热、光敏感，传统方法难以保证其质量和生物活性。在这样的背景下，瑞典农业科学大学等研究机构的研究人员开展了一项关于超临界二氧化碳（SC?CO2?）萃取红法夫酵母 CBS 14 脂质和类胡萝卜素的研究。该研究成果发表在《Biotechnology for Biofuels and Bioproducts》上，为从产油酵母中高效提取高价值化合物提供了新途径。

在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是微生物培养技术，他们将红法夫酵母 CBS 14 在小麦秸秆水解物中进行培养，获得足够的细胞用于后续实验。提取技术上，采用了传统的 Folch 法和丙酮法，以及新兴的SC?CO2?萃取法，分别对脂质和类胡萝卜素进行提取。分析技术方面，利用气相色谱（GC）分析脂质提取物中的脂肪酸组成，通过超高效液相色谱（UHPLC）对类胡萝卜素进行鉴定和定量分析。

研究结果主要从以下几个方面展开：

• 不同萃取方法对酵母脂质提取的影响：通过实验发现，使用SC?CO2?萃取得到的酵母样本脂质含量显著低于 Folch 法。这可能是因为SC?CO2?无法有效萃取某些脂质成分，如蜡、磷脂、固醇和色素等，而 Folch 法中极性和非极性溶剂的混合有助于极性脂质的提取，从而提高脂质产量。
• 脂肪酸谱分析及萃取方法比较：研究分析了两种萃取方法得到的脂质脂肪酸谱，发现油酸（C18:1 (n - 9)）是主要脂肪酸，其次是棕榈酸（C16:0）和亚油酸（C18:2 (n - 6)）。SC?CO2?萃取法得到的脂质提取物中不饱和脂肪酸（UFAs）含量显著更高，占总脂肪酸的约 70%，而 Folch 法为 62.3%。这可能是由于 Folch 法中高温处理会导致多不饱和脂肪酸（PUFAs）热降解，且破坏了具有抗氧化作用的类胡萝卜素，进而影响了脂肪酸组成。而SC?CO2?萃取在较低温度且无氧条件下进行，能更好地保护 UFAs 和 PUFAs。
• SC?CO2?萃取脂质提取物的类胡萝卜素谱分析：SC?CO2?萃取的脂质提取物中含有一定量的类胡萝卜素，如 β - 胡萝卜素、γ - 胡萝卜素等。这是因为SC?CO2?的非极性和脂溶性使其能有效萃取低极性类胡萝卜素。
• SC?CO2?萃取类胡萝卜素提取物的分析：使用SC?CO2?和乙醇混合萃取类胡萝卜素后，发现 Torularhodin 是最丰富的类胡萝卜素，其次是 Torulene。与传统丙酮萃取法相比，SC?CO2?法避免了皂化步骤，减少了类胡萝卜素的降解，使得总类胡萝卜素含量更高。

研究结论表明，SC?CO2?萃取法在从红法夫酵母 CBS 14 中提取类胡萝卜素和提高 UFAs 比例方面表现出色。该方法能有效保护不饱和脂质和类胡萝卜素的完整性，获得高质量提取物。虽然SC?CO2?萃取法的脂质回收率较低，但它避免使用有机有害溶剂，更加环保安全。这一研究成果为未来利用产油酵母生产高价值生物产品提供了重要的技术支持，在食品、饲料、生物燃料和生化领域具有广阔的应用前景，也为相关领域的进一步研究奠定了基础。