复合脂肪酶催化生物柴油的初步研究

初步探讨了复合脂肪酶催化生物柴油的工艺。优化了复合酶配比条件和叔丁醇反应体系。在无溶剂体系中,Novozym435分别与Lipozyme TLIM和Lipozyme RMIM均以70／30质量比混合时,甲酯得率分别达到94．52％和96．25％,比Novozym435单独催化时的甲酯得率分别提高了9．52％和9．99％。在叔丁醇体系中,当Novozym435与Li-pozyme TLIM和Lipozyme RMIM分别以60／40和80／20的质量比混合时,其甲酯得率分别为85．06％和81．5％,比Novozym435单独催化的效率分别提高了9．89％和7．48％。优化叔丁醇体系中复合酶催化条件后,甲酯得率达92％。     

脂肪酶催化制备生物柴油的研究进展

生物柴油作为一种可再生的清洁能源,以其良好的环境效应受到越来越多的关注。酶法生产生物柴油具有化学催化法不可比拟的优越性,是工业化生产的发展方向。本文综述了利用固定化脂肪酶、游离酶、全细胞生物催化剂制备生物柴油的研究与应用进展,并探讨了我国生物柴油产业化发展的困境和对策。     

固定化脂肪酶催化毛油合成生物柴油

本研究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和小桐子毛油,经过10个批次反应FAMEs产率都保持在70%以上,该固定化酶直接催化毛油生产生物柴油具有良好的工业化前景。     

脂肪酶催化合成生物柴油的研究

生物柴油是用动植物油脂或长链脂肪酸与甲醇等低碳醇合成的脂肪酸甲酯,是一种替代能源。这里探讨了生物法制备生物柴油的过程,采用脂肪酶酯化和酯交换两条工艺路线进行催化合成。深入研究制备过程中,不同脂肪酶、酶的用量和纯度、有机溶剂、低碳醇的抑制作用、吸水剂的作用、反应时间和进程、底物的特异性和底物摩尔比等参数对酯化过程的影响。试验结果表明,采用最佳酯化反应参数和分批加入甲醇并用硅胶作脱水剂的工艺过程,酯化率可以达到92％,经分离纯化后的产品GC分析的纯度可达98％以上,固定化酶的使用半衰期可达到360h。同时对酯交换制备生物柴油过程中,甲醇的用量和甲醇的加入方式对脂肪酶催化过程的影响作了初步研究,优化后的酯交换率可达到83％。     

固定化脂肪酶催化毛棉籽油制备生物柴油

研究了固定化脂肪酶Lipozyme TL IM和Novozym435催化毛棉籽油和乙酸甲酯制备生物柴油的过程。通过向反应体系中添加甲醇,可减少乙酸的抑制,明显提高生物柴油得率,确定最佳反应条件为:正己烷作溶剂,乙酸甲酯与油摩尔比9:1,添加油重3%的甲醇、油重10%的LipozymeTLIM和5%的Novozym435复合使用,温度55°C,反应8h,生物柴油得率达到91.83%。最后探索了酶催化毛棉籽油合成生物柴油的动力学,得到动力学方程。     

固定化全细胞催化可再生油脂合成生物柴油的稳定性

酶法合成生物柴油具有反应条件温和、醇用量小、无污染物排放、产物易分离回收等优点,越来越得到关注。全细胞催化剂,无需酶的提取和纯化,减少了酶活损失,有望大幅降低生产成本;Rhizopus oryzae IFO4697全细胞可以有效催化植物油脂合成生物柴油,进一步提高全细胞在催化植物油脂甲醇解制备生物柴油过程中的稳定性,对于工业放大具有重要意义。本实验对固定化全细胞Rhizopus oryzae IFO4697催化植物油脂合成生物柴油的稳定性进行了系统地研究,结果表明:反应体系水含量对于全细胞催化剂的反应活性和催化稳定性有重要影响,5%～15%含水量适宜;研究范围内,载体粒度及干燥方式对稳定性影响不显著;经过戊二醛交联后,全细胞催化油脂甲醇解反应的稳定性显著提高,1200h反应后,仍然可以保持75%的生物柴油得率;真空抽滤直接回用的方式有利于稳定性的保持。在优化条件下,回用20个批次,生物柴油得率可维持在80%。     

脂肪酶催化合成生物柴油的研究进展

环保型燃料生物柴油有望解决能源短缺的问题,脂肪酶催化动植物油脂合成生物柴油的方法具有反应条件温和、产物易分离和不污染环境等优点。综述了酶催化法在提高脂肪酸酯产率和减少生产成本等方面的研究进展。     

间歇及连续式固定化酶反应生产生物柴油

探讨了利用本实验室自制的Candida sp99．125脂肪酶转酯化合成生物柴油的过程。在利用间歇式反应得到最佳反应条件的情况下利用固定床反应器生产生物柴油,经过初步优化的试验结果表明,在采用分级流加甲醇下,生物柴油的转化率可以达到93％左右,并且固定化酶的使用寿命超过480h。     

固定化脂肪酶催化制备L-薄荷醇

用大孔树脂NKA固定高选择性的脂肪酶,催化有机相中转酯化反应,从而拆分八异构体消旋薄荷醇来制备L-薄荷醇。研究pH、载体与酶比例对固定化酶制备的影响及固定化酶的反应稳定性;考察温度、转酯化过程醇酯比例、及底物醇异构组成变化对拆分效果的影响。结果表明:固定化酶的最适pH为8,载体与酶的比例为5∶1时,所得固定化酶的反应稳定性比游离酶的反应稳定性提高了约50%;转酯化反应的最优温度为40℃,醇酯比例为1.5∶1时最佳,改进八异构体消旋薄荷醇组分比例后,非对映体选择率dep达到了95.1%。     

复合脂肪酶协同催化制备生物柴油的研究

【目的】探讨复合酶协同催化体系在含水量较高的体系中催化油脂制备生物柴油的工艺条件。【方法】通过基因工程手段在毕赤酵母中分别高效分泌表达南极假丝酵母脂肪酶(CALB)和米根霉脂肪酶(ROL),构建CALB和ROL复合酶协同催化体系制备生物柴油,利用单因素实验优化工艺条件,以甲酯化得率作为复合酶协同催化体系效能的评价标准。【结果】优化工艺条件为:CALB?ROL最佳复合酶配比为7?3,每克大豆油中加入16 U的复合脂肪酶,甲醇与大豆油摩尔比为4?1,并按0 h时2?1醇油摩尔比,12 h和24 h时以1?1醇油摩尔比分批加入甲醇,含水量为30%-60%之间,40°C反应29-34 h,甲酯得率达到93%。【结论】该复合酶协同催化体系对环境友好,与常规酶法制备生物柴油工艺相比对酶的使用量和催化时间减少幅度都在50%以上,本复合酶协同催化体系能有效降低生物柴油制备成本,具有较好的工业化应用前景。     

研究开发燃料油植物生产生物柴油的几个策略

能源短缺和环境污染是目前人类社会所面临的巨大挑战,而生物柴油的应用和推广正是现阶段解决能源替代问题的较佳手段。现今国外生物柴油产业发展十分迅速,产量逐年增长,而我国的生物柴油产业才刚刚起步。本文介绍了极具潜力的5种木本油料植物麻疯树（Jatropha curcas）、光皮树（Cornus wilsoniana）、文冠果（Xanthoceras sorbifolia）、黄连木（Pistacia chinensis）和欧李（Cerasus humilis）和1种野生草本油料植物海篷子（Salicornia bigelivii）,进而提出运用转基因技术提高燃料油植物种子含油量的优势,归纳总结了生产生物柴油的4种不同工艺。最后建议政府应对燃料油植物种植和生产加工产业实施补贴和免税等扶植政策。本文对我国生物质能源产业的发展提供了有价值的实施策略,具有重要的借鉴和参考价值。     

微水相超声波协同固定化脂肪酶催化酯交换过程优化

超声波协同固定化脂肪酶催化制备生物柴油的最佳工艺条件为：超声波功率70W、叔丁醇为反应介质、叔丁醇用量3％（v／v）、醇油比3：1且甲醇分三批加入、反应温度40℃、水含量为2％（v／v）。副产物甘油对固定化脂肪酶使用寿命影响最大,使用后的固定化脂肪酶用丙酮洗去表面的甘油,进行酯交换反应,酶的稳定性大为提高,可连续使用16批次。     

荧光假单胞菌脂肪酶固定化及催化制备生物柴油的工艺研究

研究了不同因素对制备固定化荧光假单胞菌脂肪酶的影响及固定化酶的酶学性质,并初步探讨了利用该固定化酶制备生物柴油的工艺。以海藻酸钠明胶为复合载体,采用包埋法制备固定化荧光假单胞菌脂肪酶,考察了载酶量、颗粒直径等因子对固定化效果的影响,并用制备的固定化酶进行了酶促酯交换合成生物柴油的工艺研究,考察了反应条件如酶量、反应温度、甲醇流加方式、醇油比等因素对甲酯得率的影响。试验结果表明,制备固定化荧光假单胞菌脂肪酶的最优条件为:每克载体给酶量为300 IU,选用6号注射器针头(内径为0.5 mm);通过酯交换,催化大豆油合成生物柴油的最佳反应工艺参数为:固定化酶25%,醇油比4:1,含水量6%,反应温度40℃;此条件下反应35 h后,甲酯的最高得率可达82%。     

我国生物柴油原料来源的多样性探讨

生物柴油作为一种重要的生物质能源已引起世人关注,其生产和应用已成为缓解能源危机的重要组成部分。本文分析了我国生物柴油生产原料多样性的必要性,阐述了可用于生物柴油生产的原料类型和应用开发现状,以及用于生产时所存在的问题,提出了相应的解决对策,最后对生物柴油的应用前景给予了展望。     

游离脂肪酶催化蓖麻油制备蓖麻油酸

游离脂肪酶与固定化脂肪酶相比具有成本低、反应速率快等优势,是油脂化工中新的研究方向。前期研究表明,游离脂肪酶NS81006能高效催化多种油脂水解,进一步研究其对含独特羟基的绿色石油材料蓖麻油的水解过程,对于促进游离脂肪酶在新能源领域的应用具有重要意义。本文对影响游离脂肪酶NS81006催化蓖麻油水解过程的主要因素,温度、酶用量、水用量和搅拌速率进行了研究和优化,在优化后的条件下48 h水解率可达94.8%,且发现通过离心分离可有效实现NS81006的重复使用,连续回用5个批次,游离脂肪酶仍能有效催化水解反应。而对比高温高压法水解蓖麻油,发现游离脂肪酶NS81006具有明显优势。     

超声与溶剂回流提取南瓜子油的比较研究

应用超声提取与传统热溶剂回流法提取南瓜子油,通过正交实验法考察了料液比、提取时间和超声功率3个因素对提取率的影响,得到了最佳超声提取工艺条件：料液比为1∶15(w/v),提取时间为0.5 h,超声功率为250 W,优化条件下提取率为50.8%,对照热溶剂回流提取法的提取率49.9%（6.0 h）;南瓜子油的GC-MS分析结果显示两种方法对南瓜子油成分无明显影响;超声提取的南瓜子油酸价（1.51 mg·g^-1）低于热溶剂回流提取法（3.25 mg·g^-1）。上述结果表明超声提取南瓜子油与热溶剂提取法比较具有操作简便、省时和低酸价的优点。     

单宁酸沉淀法提取废烟叶中的烟碱

以单宁酸为沉淀剂,用超声辅助提取法提取废次烟叶中的烟碱。考查了提取介质、固液比、提取时间和提取温度及沉淀剂用量等对烟碱提取率的影响。实验结果表明：用水做提取介质,在固液比为1∶15（g/mL）,70℃温度下超声提取30 min,用4.5g单宁酸进行沉淀,烟碱的提取率为1.06%。     

高含游离脂肪酸的香果树籽油制备生物柴油的方法

目前生物柴油因其环保和可再生利用资源的特性备受关注。多数生物柴油是通过甲醇和碱催化食用油得到的,而大量非食用油也可以制备生物柴油。本文报道用高含游离酸脂肪油快速高效低成本制备成其单酯的二步法工艺。先用1% H2SO4以少于1.5%量对甲醇和云南特产香果树（Lindera communis）籽的粗原料油以10∶1摩尔比组成的混合液酸催化酯化游离脂肪酸;之后再对醇和得到的油脂产品按摩尔比15∶1的混合液碱催化转化为单甲酯和甘油。本方法是一个直接甲脂化制备生物柴油的工艺简洁、降低成本的新技术。文中还讨论了该工艺影响转化效率的主要因素,如摩尔比,催化量,温度,反应时间和酸度。香果树生物柴油不重蒸,而其生物柴油的主要特性,如粘度、热值、比重、闪点、冷滤点等与生物柴油标准的匹配度,也做了报道,研究结果将为香果树生物柴油以非重蒸油料制备生物柴油产品,作为潜在的柴油燃料替代产品提供技术支撑。     

Lipase-catalysed synthesis of ester oils from biodiesel by-products

Ester oils obtained from natural long-chain fatty acids and alcohols are versatile substitutes for many petroleum-based products. Their efficient synthesis with the solvent-free esterification of free fatty acids (FFA) from by-products of biodiesel fabrication and 2-ethyl-1-hexanol with immobilised lipase from Thermomyces lanuginosa was investigated. The immobilisation of the biocatalyst in static emulsion yielded a specific esterification activity that was higher by a factor of 4.9–9.4 than the activity of the native enzyme. Favourable properties of the silicone-based immobilisation matrix in terms of stability and immobilisation yield were observed. In biodiesel by-products, the immobilised lipase catalysed the esterification of FFA as well as the transesterification of residual fatty acid methyl esters (FAME) to the desired ester oils. A conversion of 90% FFA and 35% FAME gave a total yield of 60%. The inactivation coefficients during repeated use in a stirred-tank reactor with intermittent pressure reduction were exceptionally low.