華根霉全細(xì)胞脂肪酶催化制備生物柴油.pdf

1、生物柴油是一種以動(dòng)植物油脂為原料生產(chǎn)的可再生的綠色燃料。與傳統(tǒng)的化學(xué)法相比較，生物酶法生產(chǎn)生物柴油以反應(yīng)條件溫和、醇用量小、產(chǎn)物易于分離、無污染物排放等優(yōu)點(diǎn)成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，但是生物酶的價(jià)格昂貴、甲醇在油脂中的溶解度小，以及對(duì)酶產(chǎn)生毒害作用等技術(shù)問題限制了該方法的使用。本論文針對(duì)以上問題較系統(tǒng)地研究了全細(xì)胞脂肪酶無溶劑系統(tǒng)中催化油脂制備生物柴油的技術(shù)。主要結(jié)果如下： 1)通過比較5種不同商品化脂肪酶和自制的華根霉全細(xì)胞脂肪酶

2、催化油脂制備生物柴油的結(jié)果后表明：華根霉CCTCCM201021全細(xì)胞脂肪酶能有效應(yīng)用于無溶劑體系催化合成脂肪酸甲酯。初步解決了酶法生產(chǎn)生物柴油的催化劑成本太高的瓶頸。對(duì)該酶催化大豆油脂合成脂肪酸甲酯的條件進(jìn)行系統(tǒng)地研究，結(jié)果表明：以大豆油脂為底物，反應(yīng)所需甲醇分3次等量加入、總醇油摩爾比3：1、體系水含量2.0％、反應(yīng)溫度30℃、加酶量8％，生物柴油最終最高得率可達(dá)86％以上。以logP值為指標(biāo)選擇不同有機(jī)溶劑作為助溶劑進(jìn)行轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)

3、，發(fā)現(xiàn)正庚烷等logP值為4～4.5的有機(jī)溶劑轉(zhuǎn)化效果最好。無溶劑體系相比于有機(jī)溶劑體系最終轉(zhuǎn)化效果相差不大，具有更好的應(yīng)用前景。 2)對(duì)華根霉CCTCCM201021全細(xì)胞脂肪酶催化脂肪酸乙酯合成的研究表明：華根霉全細(xì)胞脂肪酶催化大豆油脂的轉(zhuǎn)乙酯化效果較轉(zhuǎn)甲酯化效果要好一些，最終得率可達(dá)88％。但是由于甲醇對(duì)酶蛋白的毒害作用要遠(yuǎn)大于乙醇的毒害作用，反應(yīng)條件相同程度的改變對(duì)于甲酯的影響更為劇烈。 3)考察了無溶劑體系華根

4、霉CCTCCM201021全細(xì)胞脂肪酶對(duì)不同的底物油脂以及游離脂肪酸的作用效果：該酶在無溶劑體系下具有較好的催化油酸酯合成的能力，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)該酶可以較好地催化模擬高酸油脂的能力，并且酸價(jià)越高，效果越好。而對(duì)于含有雜質(zhì)的地溝油等酸價(jià)油，轉(zhuǎn)化率也可以達(dá)到80％以上。對(duì)于麻瘋籽油等近年來比較熱門的用于合成生物柴油的非可食用性油脂，其轉(zhuǎn)化率達(dá)到88％以上，同時(shí)該酶對(duì)多種植物油脂都具有很好的轉(zhuǎn)化效果，這表明：該酶具有催化不同油脂原料合成生物柴

5、油的能力，對(duì)原料的要求低，從而擴(kuò)大了原料的來源，初步解決了生物柴油生產(chǎn)工業(yè)化中原料成本高的難題。 4)對(duì)所得的生物柴油粗產(chǎn)品進(jìn)行分離、精制得到產(chǎn)品。減壓蒸餾條件：真空度5mmHg，油浴溫度250℃，蒸餾約12h，脂肪酸甲酯回收率達(dá)到90％。通過外觀、主要成份的氣相色譜分析以及性能指標(biāo)的檢測，表明分離后的產(chǎn)品明顯優(yōu)于粗產(chǎn)品。生物柴油成品各主要性能指標(biāo)優(yōu)于國家0＃柴油(GB252-2000)的主要性能指標(biāo)，基本達(dá)到了中國生物柴油標(biāo)準(zhǔn)