洋葱伯克霍尔德菌固态发酵基质催化油脂制备生物柴油新技术

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1、分类号学号M200971500学校代码10487密级硕士学位论文洋葱伯克霍尔德菌固态发酵基质催化油脂制备生物柴油新技术学位申请人：李冲学科专业：微生物学指导教师：刘云副教授答辩日期：2012.01.09ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofMicrobiologyAnovelprocessofbiodieselsynthesisdirectlycatalyzedbyfermente

2、dsolidfromBurkholderiacepaciaCandidate：ChongLiMajor：MicrobiologySupervisor：AssociateprofessorYunLiuiLiuProf.YunjunYanHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074，P.R.ChinaJanuary，2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不

3、包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本论文属于保密□，在____

4、_年解密后适用本授权书。不保密□。（请在以上方框内打―√‖）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要相较于化学法而言，脂肪酶法制备生物柴油是未来的一种主流技术，因为这一技术具有条件温和、醇用量少、油源适应性广、无污染等突出优点。然而，脂肪酶法制备生物柴油同样存在一些不足：如短链醇对酶的毒害作用，脂肪酶自身耐热性能差，以及酶成本较高等。目前，脂肪酶的生产几乎都要经过液体发酵、分离、纯化、干燥、固定化等步骤，工艺技术复杂，操作繁琐。因此，开发一种成本低廉、工艺简单

5、、集发酵和固定化于一体，利用固态发酵基质直接催化油脂制备生物柴油新技术就显得尤为重要。本文在前人研究工作的基础上，以洋葱伯克霍尔德菌G63为对象，利用废弃甘蔗渣，添加部分葵花籽仁碎屑为培养基进行固态发酵，经脱脂、干燥后直接催化油脂制备生物柴油，该方法不仅降低了酶成本，而且变废为宝，减少水的用量。本文系统地研究了固态发酵基质的制备、酶学特性、转酯反应的主要影响因素与参数优化、操作稳定性、以及反应动力学等，为创新脂肪酶法制备生物柴油技术提供了新思路和新方法。主要研究结果如下：1.洋葱伯克霍尔德菌G63固态发

6、酵基质的制备与酶学特性研究。以洋葱伯克霍尔德菌G63为研究对象，以农业废弃物甘蔗渣为主料，添加一定量的葵花籽仁碎屑为培养基，进行固态发酵。详细考察了固态发酵工艺条件，比较了不同诱导物对固态发酵基质酶活的影响，探讨了固态发酵基质的酶学特性。结果表明，以橄榄油乳化液作为诱导物，固态发酵基质酶活从对照组23.9U/gds提高到72.3U/gds，比文献报道高2.8倍。固态发酵基质最适温度、pH、短链醇耐受性、金属离子的影响等酶学特性与游离的G63脂肪酶差异不大。SDS-PAGE胶分析表明，固态发酵和液态发酵在

7、产物蛋白类型上是一样的，脂肪酶分子量大小约为37KDa。2.固态发酵基质直接催化油脂制备生物柴油工艺优化。以固态发酵基质为催化剂，直接催化大豆油制备生物柴油，首先，考察溶剂体系、醇/油摩尔比、水分含量、固态发酵基质加入量、反应温度和叔丁醇用量等主要因素对生物柴油得率的影响，I华中科技大学硕士学位论文单因素实验表明，生物柴油得率最高为88.6%。接着，运用Plackett-Burman设计分析了主校因子，显著性排序为：醇/油摩尔比>反应温度>固态发酵基质加入量>水分含量>叔丁醇用量。最后，通过Box-Be

8、hnken设计优化工艺参数，阐明了因素间的交互影响作用。结果表明，最优反应条件为：醇/油摩尔比4.295:1，反应温度44.15℃，固态发酵基质加入量1.611g，水分含量4.589g，叔丁醇量20%。在最优条件下，生物柴油得率为94.4%。固态发酵基质具有一定的操作稳定性，连续运行288h后仍保持最初酶活的66.9%以上，催化大豆油、乌桕油、调和油、玉米油等多种油脂转化生物柴油，得率均在80%以上，显示出广泛的油源适应性。3.固态发酵基质