固定化脂肪酶的制備及其在生物柴油生產(chǎn)中的應(yīng)用.pdf

1、本文采用吸附法固定化價(jià)格低廉的國(guó)產(chǎn)脂肪酶，通過(guò)篩選適宜的載體和優(yōu)化固定化條件，制備了能高效催化油脂的轉(zhuǎn)酯反應(yīng)且價(jià)格便宜的固定化脂肪酶。探討了采用此固定化脂肪酶催化玉米油轉(zhuǎn)酯生產(chǎn)生物柴油的可行性，并考察了各反應(yīng)條件對(duì)該反應(yīng)的影響。同時(shí)，對(duì)固定化脂肪酶的操作穩(wěn)定性進(jìn)行了初步的研究。在以上研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考察了用固定化脂肪酶催化餐飲業(yè)高酸廢油脂轉(zhuǎn)酯生產(chǎn)生物柴油的可行性，并通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)酯反應(yīng)過(guò)程的優(yōu)化，進(jìn)一步提高了固定化脂肪酶的催化效率和操作穩(wěn)

2、定性。 采用吸附法對(duì)來(lái)源于擴(kuò)展青霉Penicillium expansum的脂肪酶進(jìn)行了固定化。從20種不同來(lái)源的樹(shù)脂中篩選出固定化效率高且價(jià)格低廉的D4020樹(shù)脂作為載體，系統(tǒng)研究了固定化條件對(duì)固定化效率及固定化酶轉(zhuǎn)酯活力的影響。結(jié)果表明，最適加酶量、緩沖液pH和吸附時(shí)間分別為0.7 g/g、9.4和4 h。在固定化過(guò)程中添加凍干保護(hù)劑，有可能提高酶活，但也有可能降低酶活，與加入的凍干保護(hù)劑的種類和濃度有關(guān)。凍干時(shí)添加0.5％

3、的半乳糖有助于提高固定化酶的轉(zhuǎn)酯活力。在上述優(yōu)化條件下，固定化脂肪酶PEL的轉(zhuǎn)酯活力為404.0 U/g，而所用的游離酶不能催化該轉(zhuǎn)酯反應(yīng)。 利用PEL催化玉米油轉(zhuǎn)酯反應(yīng)生產(chǎn)生物柴油，有機(jī)溶劑體系優(yōu)于無(wú)溶劑體系，在所選用的五種有機(jī)溶劑中，叔戊醇為適宜的反應(yīng)介質(zhì)。反應(yīng)體系中適量的有機(jī)溶劑一方面可以降低反應(yīng)體系的黏度，減小傳質(zhì)阻力，加快酶反應(yīng)速度，另一方面可以很好地溶解底物和甘油，降低其對(duì)酶反應(yīng)的副作用。但過(guò)量有機(jī)溶劑的存在會(huì)稀釋底

4、物的濃度，降低酶反應(yīng)速度。適宜的叔戊醇用量為0.4 g/g(相對(duì)于玉米油質(zhì)量)。最適脂肪酶用量、加水量和反應(yīng)溫度分別為60.6 U/g、油重的1.2％和35℃。醇/油摩爾比為1：1的甲醇分別在反應(yīng)0 h、2 h和6 h加入，在優(yōu)化反應(yīng)條件下，反應(yīng)15 h后甲酯產(chǎn)率達(dá)85.0％；PEL具有較好的操作穩(wěn)定性，反應(yīng)10批次時(shí)，相對(duì)酶活力為62.8％。脂肪酶的固定化大大提高了其轉(zhuǎn)酯反應(yīng)活性及穩(wěn)定性。 PEL能有效地催化餐飲業(yè)高酸廢油脂轉(zhuǎn)酯生產(chǎn)生

5、物柴油，適宜的脂肪酶用量、叔戊醇添加量和反應(yīng)溫度分別為84.8 U/g、0.2 g/g和35℃。高酸廢油脂中游離脂肪酸含量較高，和甲醇反應(yīng)生成大量的水。過(guò)多的水不僅會(huì)使酶聚集成團(tuán)，增大傳質(zhì)阻力，降低酶的催化效率，而且會(huì)加速酶的失活過(guò)程。在反應(yīng)體系中添加吸水劑都能有效地吸附反應(yīng)過(guò)程中生成的水，甲酯產(chǎn)率均高于不添加吸水劑時(shí)的甲酯產(chǎn)率。在所選用的四種吸水劑中，變色硅膠為適宜的吸水劑，其最適添加量為油重的48％。醇/油摩爾比為1：1的甲醇分別在