不同废油脂酶法制取生物柴油的成分比较研究

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1、不同废油脂酶法制取生物柴油的成分比较研究谢峰，聂开立，王芳，谭天伟(北京化工大学生物工程系北京市生物加工重点实验室100029)摘要:本文对不同地区提供的废油为原料，以本实验室自制的固定化假丝酵母99-125脂肪酶，在有溶剂的体系下催化废油合成生物柴油，通过用气相色谱(GC)的分析，比较研究了不同废油中的脂肪酸和单甘醋、二甘醋、三甘酷的分布，废油的酷化程度均可以达到较高的水平。关键词:生物柴油;废油:酷交换;脂肪酶;固定化0前言城市废油可以分为两种:一是餐馆煎炸油，二是地沟油。煎炸油指煎炸过程中油脂发生了一系列的化学变化，

2、明显的特征是不饱和油脂含量减少，游离脂肪酸、极性物质和多聚物增多。地沟油指的是地沟油主要是废油的氧化酸败和水解酸败的产物。氧化酸败指油脂氧化后先生成过氧化物，而后分解或聚合成多种产物，其中以醛酮居多。醛类主要存在于豆油、玉米油、橄榄油、棉籽油等不饱和酸含量较高的酸败产物中。酮类主要存在于C6-C14低碳链饱和脂肪酸酷的酸败产物中，如奶油、椰子油等。水解酸败指主要发生在人造奶油等含水多以及低碳脂肪酸较多的油脂中。人造奶油的酸败产物主要有丁酸、己酸、辛酸等。椰子油等水解酸败的产物有月桂酸(C12)、豆范酸(C14)等短链酸。酷

3、交换法是利用醇类物质与植物油或动物脂肪中主要成分甘油三酸酷发生酷交换反应，利用甲氧基取代长链脂肪酸上的甘油基，将甘油三酸酷断裂为3个长链脂肪酸甲酷，其反应方程式如下11伙·(1姚OH.RCOOR,催化倒!C11OH+RCOOR2CI几OHRCOO暇‘甘油酚化学法在以废油为原料甲酷化时[15,6]，常采用预醋化的方法，期间加入强碱与废油中酸败成分反应，进而再采取酸或碱催化剂进行甲酷化，增加了操作步骤，从而在工程中加大了成本。本文以纺织品为载体，以吸附法固定化本实验室发酵提取的假丝酵母脂肪酶粗酶粉(Candidiasp.99-

4、125)为催化剂，采用以廉价的废油作为原料直接一步反应进行酶促合成FAME的研究【7,81.结果证明，该方法合成的FAME转化率较高，且原料廉价，对于降低生物柴油的生产成本及推广生物柴油的应用范围具有重要的意义。1实验部分1.1实验材料甲醇，正己烷，石油醚(60-901C)(以上试剂均由北京化学试剂公司购置)假丝酵母99-125脂肪酶，由本实验室发酵提供。不同地区的废油1.2实验仪器摇床(哈尔滨东联电子公司)，电子天平(赛多利斯公司)，GC2010气相色谱仪(岛津公司)，空气发生器(北京东西电子研究所)，氢气发生器(北京东

5、西电子研究所)1.3实验方法1.3.1反应合成脂肪酸甲酷:50m1具塞锥形瓶中，依次加入废油和石油醚以及固定化假丝酵母99-125月旨肪酶，并在反应过程中流加甲醇，然后在40℃密闭条件下振荡反应。在改变不同的反应条件(温度，酶量，底物浓度等)下进行试验。1.3.2废弃油脂的主要成分测定:准确移取20ul废弃油脂至试管中，在试管中加入Iml正己烷，震荡稀释均匀，GC-2010气相色谱分析稀释样，面积归一法积分，确定FFA,MAG,DAG,TAG的含量。1.3.3废弃油脂分子量的确定:试验采用三氟化硼一甲醇法对废弃油脂进行分析

6、，取废弃油脂约30mg加到lOml的刻度试管中;加入1.Oml0.5mol/L的氢氧化钾一甲醇溶液，在60℃水浴中加热1Omin，使反应完全均匀;冷却后加入1.Oml12.5%的三氟化硼甲醇溶液，在恒温水浴上煮沸2min;冷却后加入1.5ml石油醚振荡，使脂肪酸甲酷转入醚层，再向管中加入一定量的饱和氯化钠溶液，使醚层上浮至管颈:用GC分析。1.3.4转化率的测定:对产品进行初步分析可知其为一系列甲基酷:脂肪酸甲酷FAME、单甘酣MAG、二甘酷DAG、三甘酷TAG、游离脂肪酸FFA的混合物，其中目标产物为FAME,副产物为T

7、AG,DAG等。本试验分析采用岛津GC2010气相色谱(氢焰离子化检测器)分析，采用面积归一法分析产品中甲酷的含量.色谱柱:DB1-ht毛细管柱(0.25mm30m,Agilient);色谱条件:起始柱温100C,终止柱温360C，汽化室温度3651C，检测器温度3751C.计算公式如下[7.81.生物柴油转化率=甲酷的峰面积/(甲酷峰面积+脂肪酸峰面积+单甘醋峰面积+二甘酷峰面积+三甘酷峰面积)X100%2.结果与讨论2.1废油的成分检测城市废油由于来源渠道比较复杂，所以其成分也具有多样性，本文中从脂肪酸和单甘醋、二甘酩

8、、三甘醋几个方面比较废油的成分差异.本文选取了几种较有代表性的样品，如表1、图1所示，通过GC分析不同废油中的脂肪酸含量，可以发现不同样品中，样品2C12:0的脂肪酸明显高于其它样品，C16:0,C18:0和C18:1的脂肪酸明显少于其它样品，在C20:0的脂肪酸上各个样品的含量都不相同.表1不同废油中