固定化酶法催化毛油合成生物柴油
随着世界范围的能源短缺，以及人们对环境保护的日益重视，开发和研究生物柴油（脂肪酸短链醇酯）这一绿色环保型燃料，以代替不断枯竭的石油能源已迫在眉睫，生物法合成生物柴油具有原料-生产过程-产品全绿色的特点，在我国开展生物柴油的开发和研究具有重大的意义和广阔的应用前景。
本文开发了一种用石油醚提取毛油的工艺，研究了以提取的毛油和甲醇为原料，用固定化Candida sp．99-125脂肪酶催化合成脂肪酸甲酯（FAMEs）的可行性。同时考察了磷脂对固定化酶活性、反应起始速率、固定化酶使用批次的影响以及毛油和精炼油对固定化酶使用批次等的影响。研究结果表明，用磷脂质量分数为1%的石油醚悬液浸泡过的脂肪酶比仅用石油醚浸泡过的脂肪酶初始转酯化速率显著下降。当大豆油中无磷脂时，15min时FAMEs的产率为26．2%；磷脂质量分数为5%时，FAMEs降为12．4%。当大豆油中磷脂质量分数小于1%时，固定化酶使用10个批次，FAMEs产率无明显变化。固定化脂肪酶催化石油醚浸提得到的大豆毛油，经过10个批次反应FAMEs产率保持在700％以上。
利用响应面法（RSM），采用JMP软件设计，对大豆毛油合成FAMEs反应条件（温度，水含量）进行了最优化，根据模型选取最优反应条件进行验证，固定化酶催化大豆毛油合成生物柴油，固定化酶半衰期可达10个批次。
以石油醚提取的小桐子毛油和甲醇为原料，利用本实验室自制的固定化Candida sp．99-125脂肪酶催化反应，合成生物柴油的可行性。考察了水含量、溶剂量、脂肪酶量、反应温度和甲醇流加方式等因素对酶法催化合成脂肪酸甲酯的影响。研究结果表明：以小桐子毛油的质量为基准，在水含量为10%，溶剂量为2mL/g，脂肪酶量为20%，温度为40℃的条件下，3次流加甲醇，12小时后单批最高转化率可达93%，而且在此条件下固定化酶连续使用14批，转化率仍然可保持在70%以上。
为了考察我们实验室自制的固定化酶的原料适用性，我们又利用正交设计考察了该酶催化花生油和葵花籽毛油的反应条件，和固定化酶的使用寿命。研究表明固定化酶Candida sp．99-125催化两种毛油最适反应条件为：水含量10%、溶剂石油醚2mL/g、脂肪酶量20%、温度37．5℃，在此条件下，按醇/油摩尔比为3：1，3次流加甲醇，170r/min摇瓶反应12 h。两种油在此条件下，反应15批转化率仍保持在600％以上。我们实验室自制的脂肪酶催化毛油具有较好的原料适用性。
同时考察了表面活性剂在无溶剂体系下，对大豆油甲醇解反应的影响。研究发现疏水性的表面活性剂（如SP85，SP80）能加速反应，而亲水的表面活性剂（如Tween20，Tween80，AOT，AE09，AEO7）对反应有抑制作用，进一步研究发现这可能与反应体系中的水有关。结果表明亲水的表面活性剂有利于反应。
生物柴油;固定化酶;毛油;石油醚;响应面法;表面活性剂;甲醇解反应
北京化工大学
硕士
制药工程
王芳
2009
中文
TE667
91
2010-01-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）