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脂肪酶催化合成生物柴油的现状与展望

食品研究与开发 2013年第16期34卷 128-132页

作者：杨建军关卫省长安大学环境科学与工程学院化工系陕西西安710054 陕西省地下水与生态环境工程研究中心(长安大学) 陕西西安710054

生物柴油是一种可替代、可再生、无污染的机动车燃料。传统的酸碱法生物柴油生产工艺能耗大,同时产生副产物甘油和皂化物,增加了生物柴油分离和提纯的难度。现在人们把注意力集中在利用脂肪酶作为生物催化剂生产生物柴油的相关研究上,... 详细信息

生物柴油是一种可替代、可再生、无污染的机动车燃料。传统的酸碱法生物柴油生产工艺能耗大,同时产生副产物甘油和皂化物,增加了生物柴油分离和提纯的难度。现在人们把注意力集中在利用脂肪酶作为生物催化剂生产生物柴油的相关研究上,这主要得益于其温和的操作条件和相对简单的生物柴油下游处理工艺。相对于传统的化学反应过程,酶法生产生物柴油的障碍主要是脂肪酶的使用成本高、反应速率小、甲醇和甘油引起的脂肪酶失活等。就酶催化生产生物柴油过程中,影响脂肪酶催化活性和稳定性的因素进行综述,以此来展望酶法生产生物柴油的前景。

关键词：生物柴油脂肪酶酰基受体酯交换反应

反胶束体系中脂肪酶催化合成生物柴油技术的研究

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反胶束体系中脂肪酶催化合成生物柴油技术的研究

作者：左晓旭石河子大学

学位级别：硕士

目的：文章对水/AOT(丁二酸一2一乙基己基磺酸钠)/异辛烷反胶束体系中脂肪酶催化棉籽油制备生物柴油的技术进行了研究，旨在利用反胶束体系探索脂肪酶催化棉籽油与各种酰基受体进行酯交换的最适条件。分别对甲醇、碳酸二甲酯、乙酸甲酯... 详细信息

目的：文章对水/AOT(丁二酸一2一乙基己基磺酸钠)/异辛烷反胶束体系中脂肪酶催化棉籽油制备生物柴油的技术进行了研究，旨在利用反胶束体系探索脂肪酶催化棉籽油与各种酰基受体进行酯交换的最适条件。分别对甲醇、碳酸二甲酯、乙酸甲酯三种酰基受体对生物柴油合成工艺的影响进行了研究探索。分别以脂肪酸甲酯的转化率和反应副产物甘油的含量为指标，考察了多个影响酯交换反应的因素，并通过正交实验得到酯交换反应的优化反应条件。方法：分别使用甲醇、碳酸二甲酯、乙酸甲酯和脂肪酶在水/AOT/异辛烷反胶束体系中催化棉籽油制备生物柴油。利用薄层层析色谱和高效气相色谱对所得生物柴油进行定量、定性分析，同时借助单因素多水平实验及正交实验优化酯交换反应的工艺条件，分析各种酰基受体下的催化效率及脂肪酶的重复利用次数。结果： 1.在反胶束体系中，以甲醇作为酰基受体，游离脂肪酶催化棉籽油合成生物柴油，在各影响因素的单因素实验的基础上，通过正交实验确定了甲醇作为酰基受体时合成生物柴油的最优反应条件：即当AOT浓度为50mmol/L,缓冲液pH为4，反应温度为35℃，底物摩尔比为4，脂肪酶用量为10mg，摇床转速为160r/min,含水量为5时，脂肪酸甲酯的转化率达73.4%;同时得出7个因素对酯交换反应的影响大小依次为：摇床转速>反应温度>AOT浓度>脂肪酶用量>缓冲液pH>底物摩尔比>W0。 2．在反胶束体系中，以碳酸二甲酯作为酰基受体，游离脂肪酶催化棉籽油合成生物柴油，在各影响因素的单因素实验的基础上，通过正交实验确定了碳酸二甲酯作为酰基受体时合成生物柴油的最优反应条件：即当AOT浓度为60mmol/L,缓冲液pH为7，反应温度为25℃，底物摩尔比为4，脂肪酶用量为10mg，摇床转速为120r/min,含水量为7时，脂肪酸甲酯的转化率达66.2%;同时得出7个因素对酯交换反应的影响大小依次为：W0>AOT浓度>底物摩尔比>脂肪酶用量>摇床转速>缓冲液pH>反应温度。 3.在反胶束体系中，以乙酸甲酯作为酰基受体，游离脂肪酶催化棉籽油合成生物柴油，在各影响因素的单因素实验的基础上，通过正交实验确定了乙酸甲酯作为酰基受体时合成生物柴油的最优反应条件：即当AOT浓度为50mmol/L，缓冲液pH为9，反应温度为45℃，底物摩尔比为3，脂肪酶用量为15mg，摇床转速为140r/min，含水量为5时;脂肪酸甲酯的转化率达62.35%;同时得出7个因素对酯交换反应的影响大小依次为：脂肪酶用量>缓冲液pH>底物摩尔比>反应温度>W0>摇床转速>AOT浓度。 4．在最优反应条件下，甲醇做为酰基受体与棉籽油反应合成生物柴油时，脂肪酶的活性能维持3个批次，在第3批次后酯转化率有明显下降;碳酸二甲酯做为酰基受体与棉籽油反应合成生物柴油时，脂肪酶的活性能维持4个批次，在第4批次后酯转化率虽有下降，但是下降速度不是像甲醇为酰基受体时那样明显而是比较缓慢;乙酸甲酯做为酰基受体与棉籽油反应合成生物柴油时，脂肪酶的活性能维持7个批次，在第7批次后酯转化率的下降趋势都不是很明显，直到第9批次后才明显下降。结论： 1.利用甲醇、碳酸二甲酯、乙酸甲酯三种酰基受体和脂肪酶催化合成棉籽油生物柴油，利用高效气相色谱和薄层层析色谱定性、定量分析了产物。 2.运用单因素多水平实验及正交实验分析摇床转速、反应温度、AOT浓度、脂肪酶用量、缓冲液pH、底物摩尔比、W0等因素对酯交换反应的影响，并得到了三种酰基受体催化棉籽油合成生物柴油的优化反应条件。 3.乙酸甲酯作为酰基受体时，酯交换反应的转化率相对于甲醇和碳酸二甲酯的较低，但是脂肪酶在乙酸甲酯的体系下重复使用的稳定性明显高于甲醇和碳酸二甲酯的体系，说明乙酸甲酯在制备生物柴油上还是很具有潜力的酰基受体。 4.与传统方法合成生物柴油相比，利用脂肪酶在反胶束体系中催化棉籽油合成生物柴油的反应具有为脂肪酶催化合成生物柴油提供了合适的微环境、对原料要求低且易取得、工艺无污染等诸多优点，符合环境友好型的目标;但是与传统方法相比，此体系反应所需的时间较长且转化率略低，但总体上属于较好的反应体系，有待对其反应动力学进一步研究力求解决转化率较低缺点。

关键词：反胶束生物柴油棉籽油脂肪酸甲酯酰基受体

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酶法催化生产生物柴油的研究进展

可再生能源 2006年第6期24卷 18-23页

作者：王建勋黄庆德黄凤洪王江薇黄沁洁华中农业大学食品科技学院湖北武汉430070 中国农业科学院油料作物研究所湖北武汉430062

生物柴油是一种可生物降解的、无毒的、清洁的可再生能源,可以部分代替石油柴油。酶法催化生产生物柴油具有反应条件温和、原料来源广泛、无皂化等副反应发生、产物易于分离纯化和设备要求低等优点。对脂肪酶、油脂原料和酰基受体在酶... 详细信息

生物柴油是一种可生物降解的、无毒的、清洁的可再生能源,可以部分代替石油柴油。酶法催化生产生物柴油具有反应条件温和、原料来源广泛、无皂化等副反应发生、产物易于分离纯化和设备要求低等优点。对脂肪酶、油脂原料和酰基受体在酶法催化生产生物柴油中的研究应用进行了介绍,指出了酶法催化生产生物柴油中存在的问题,针对酶法催化生产生物柴油难以实现产业化的原因进行了分析,并提出了相应的建议。

关键词：生物柴油酶催化脂肪酶油脂原料酰基受体

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影响酶法合成生物柴油产业化发展因素的探讨

作物研究 2007年第B12期21卷 662-666页

作者：张振乾官春云湖南农业大学农学院国家油料改良中心湖南分中心长沙410128

阐述了原料、脂肪酶、酰基受体和加工工艺等方面对酶法合成生物柴油的影响,并结合湖南农业大学在酶法合成生物柴油研究中的工作,对酶法合成生物柴油的产业化发展提出了一些建议,以促进酶法合成生物柴油产业化发展。

关键词：生物柴油产业化脂肪酶酶催化法酰基受体