福建师范大学硕士学位论文碱性脂肪酶催化合成生物柴油的研究姓名：崔建兵申请学位级别：硕士专业：发酵工程指导教师：陈建平20090401摘要中文摘要研究了扩展青霉ＦＳ．１８８４．１碱性脂肪酶的酶学性质，最适温度和最适ｐＨ分别为３６。Ｃ和９．０。碱性脂肪酶固定化的最佳条件为：以异辛烷作为溶剂，载体为ＡＢ．８，载体／酶（质量比）＝１：１．７，在体系中吸附２ｈ，然后进行冻干６ｈ得到固定化酶。用固定化脂肪酶催化酯化和酯交换反应，利用气相色谱对物质进行检测。油酸甲酯合成的最佳工艺是：以石油醚作为溶剂，每１ｒｅｔｏｏｌ油酸所加的脂肪酶的酶活为９１．８９Ｕ；甲醇与油酸的摩尔比为１．２：１；甲醇应分三次加入，每隔８小时加入甲醇总量的１／３；在３６℃恒温摇床中反应时间２８ｈ；摇床转速为１５０ｒ／ｒａｉｎ，反应转化率达到８７．２％。催化合成生物柴油的最佳工艺条件为：以叔丁醇作为溶剂；醇油摩尔比４：１；甲醇的加入方法为在反应时间ｔ＝０，４，１２，２８ｈ分别加入甲醇总量的１／４；每ｌｍｍｏｌ大豆油中加入酶活为１１４．８７Ｕ；反应温度为３２。Ｃ；在摇床中以１５０ｒ／ｍｉｎ的转速旋转振荡；反应４８ｈ后，转化率达到９０．１％。关键词：脂肪酶，固定化，油酸甲酯，气相色谱，生物柴油，酯化，酯交换中文文摘中文文摘随着石油资源的枯竭和环境的恶化，迫使我们寻找一种可再生、对环境友好的替代品。生物柴油作为生物燃料可以作为柴油机燃料的添加剂，而且可再生、对环境友好，生物柴油的出现正好可以替代石油。生物柴油是动植物油脂（主要成分甘油三酸酯Ｔ④和各种短链醇（甲醇或乙醇），在催化剂存在或者超临界条件下发生酯交换反应（ｔｒａｎｓｅｓｔｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ），生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，经过洗涤干燥之后即得生物柴油。工业上一般利用强酸、强碱催化动植物油脂与甲醇合成生物柴油，但此方法对反应设备要求高、产物难分离、废液污染环境。酶法合成生物柴油对反应条件温和、醇用量少、转化率高、生物柴油易分离、废液无污染等优点，故本文研究碱性脂肪酶作为催化剂，在温和的条件下，利用植物油脂与甲醇发生酯交换合成生物柴油。碱性脂肪酶作为一种新型的酶制剂，经过多年的努力我国碱性脂肪酶已接近国际水平，现已广泛用于食品、医药、洗涤剂、油脂水解、皮革生产、纸浆和造纸等行业。酶法合成油酸甲酯和生物柴油的反应条件温和、对设备要求低、醇用量小无需附加设备回收甲醇、无污染物排放、产物容易从有机溶剂体系中分离和纯化等优点，但反应过程中过量的甲醇和副产物会使脂肪酶失活，影响催化效果。为了解决这些瓶颈主要采取方法有：利用固定化提高碱性脂肪酶的稳定性和重复性使用次数、分步法加入甲醇降低甲醇对碱性脂肪酶的负面影响、预处理提高脂肪酶的稳定性、间歇式丙酮去除表面的甘油。本文主要研究了：大孔树脂ＡＢ．８固定脂肪酶，提高了脂肪酶的稳定性；分步法加入甲醇在有机溶剂体系中合成油酸甲酯和生物柴油。主要研究结果：探讨了异辛烷体系中，不同载体、载体与酶质量比、固定化时间及冻干时间对固定化酶活的影响。以异辛烷作为溶剂，选用ＡＢ一８为载体，载体／酶（质量比）＝１：１．７，在室温摇床中固定化２ｈ，取出固定化酶进行冻干６ｈ，得到的固定化酶酶活达到６１６．６Ｕ／ｇ。甲醇对固定化酶的影响，加入４０｝ｔｌ甲醇固定化脂肪酶还能够保持５０％以上的活力，当加入６０Ｉ．ｔｌ时固定化酶活力还不到３０％，所以不管在合成油酸甲酯和生物柴油反应体系中，为了避免脂肪酶失活尽量使甲醇保持在一个相对较低的浓度水平。ＩＩＩ中文文摘油酸甲酯合成反应体系：在１００ｍｌ具塞三角瓶中加入３４５山油酸（即０．００１ｍ０１）、甲醇和５ｍｌ选定的溶剂组成非水相酯化反应体系，加入一定量的固定化酶，混合均匀。于一定的温度条件下，在恒温摇床中以１５０ｒ／ｒａｉｎ的速度旋转振荡，加入３Ａ分子筛进行除水，定时取样分析。在固定化脂肪酶合成油酸甲酯中，探讨了正己烷、环己烷、正庚烷、正辛烷、异辛烷、石油醚、叔丁醇等不同反应体系，从实验结果得到在石油醚和叔丁醇反应体系油酸甲酯转化率较高，但是原料价格叔丁醇偏贵，故选作石油醚作为反应体系。还探讨了酶活、醇油摩尔比、甲醇加入次数、反应温度和时间对酯化率的影响。以石油醚作为溶剂，每Ｏ．００１ｍｏｌ油酸所加的碱性脂肪酶酶活为９１．８９Ｕ；甲醇与油酸的摩尔比为１．２：１；甲醇应分三批加入，每隔８小时加入甲醇总量的１／３；在３６℃恒温摇床中反应时间２８ｈ；摇床转速为１５０ｒ／ｍｉｎ，反应转化率达到８７．２％。生物柴油反应体系：在１００ｍｌ具塞三角瓶中加入８５０１ｘｌ大豆油（即Ｏ．００１ｍ０１）、甲醇和５ｍｌ叔丁醇组成非水相酯化反应体系，加入一定量的固定化酶，混合均匀。于一定的温度条件下，在一定温度恒温摇床中以一定的速度旋转振荡，定时取样分析。物柴油气相色谱的色谱条件：柱温采用程序升