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《响应面法优化洋葱伯克霍尔德菌固定化脂肪酶催化合成生物柴油工艺》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、DOI:10.13543/j.cnki.bhxbzr.2009.05.016第36卷第5期北京化工大学学报(自然科学版)Vol.36,No.52009年JournalofBeijingUniversityofChemicalTechnology(NaturalScience)2009响应面法优化洋葱伯克霍尔德菌固定化脂肪酶催化合成生物柴油工艺＊李相刘涛杨江科(华中科技大学生命科学与技术学院,湖北武汉430074)摘要:以自制的洋葱伯克霍尔德菌固定化脂肪酶为催化剂,在微水相、无溶剂体系中研究了大豆油和甲醇合成生物柴油的工艺。在系统考察了酶用量、醇油比、含水量、反应温
2、度、反应时间、甲醇流加方式等因素对甲酯得率影响的基础上,利用响应面试验设计优化了各主效因子,建立甲酯得率的二次回归方程,获得了最优的工艺条件:加酶量2.4%、加水量7.1%、反应温度40.4℃、反应时间10.7h、醇油比4.5。在此条件下,实验测得甲酯得率为97.2%,与响应面模型预测值96.9%非常吻合,说明该优化方法有效、可靠。关键词:洋葱伯克霍尔德菌;固定化脂肪酶;生物柴油;响应面设计中图分类号:TQ645争力。固定化脂肪酶基本可以解决上述问题,一些引言研究显示在实验室和小试水平取得了比较理想的效[4]生物柴油是以动植物油为原料,通过甲酯化或果,使用寿命长达
3、300h以上。但上述固定化脂乙酯化而制备的长链脂肪酸甲酯或乙酯等酯类物肪酶均产自国外,进口价格高昂,从根本上制约着我质,是一种可再生、环境友好的生物能源。目前,生国酶法工艺的研发与产业化。物柴油的生产方法主要有化学法和酶法。化学法存本实验室从土壤中筛选到一株高产脂肪酶的洋在工艺复杂、醇消耗量大、产物不易回收、环境污染葱伯克霍尔德菌(BurkholderiacepaciaG63),所产[1-2]大等缺点;而酶法制备生物柴油具有反应条件脂肪酶对温度和短链醇耐受性高,对油源种类适应[5]温和、醇用量小、对环境污染小等优点。因而,以脂性广,并对该脂肪酶进行了固定化,所得固
4、定化肪酶为催化剂的工艺是生物柴油制备新型工艺的主脂肪酶催化活力高,操作稳定性好[6]。本文研究了要发展方向之一。该固定化脂肪酶在无溶剂体系中催化大豆油与甲醇目前,有关酶法制备生物柴油工艺研究的已有反应制备生物柴油的工艺,探讨了酶用量、醇油比、大量报道,涉及的脂肪酶主要有Novozym435(Can-含水量、反应温度、反应时间、甲醇流加方式等因素didaantarctica)、LipozymeTLIM(Thermomyces对生物柴油转化率的影响,并采用响应面设计对各lanuginosus)、LipozymeRMIM(Rhizomucor主效因素进行了参数优化,获得
5、最佳催化工艺,为该miehei)、固定化假丝酵母脂肪酶(Candidia.sp99-酶用于生物柴油生产奠定了技术基础。125)、固定化假单胞菌脂肪酶(Pseudomonasfluo-rescnce和Pseudomonascepacia)[3]。由于游离态的1实验部分脂肪酶易变性,不能回收利用,使用成本高,缺乏竞1.1材料与仪器[6]固定化洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶,自制;大收稿日期:2009-03-02豆油,南海油脂工业有限公司,十七烷酸甲酯、棕榈基金项目:国家“863”计划(2006AA020203/2007AA05Z417/酸甲酯、硬脂酸甲酯、油酸甲酯、亚油酸甲酯
6、、亚麻酸2007AA100703);教育部新世纪优秀人才基金(NCET-07-0336)甲酯,气相色谱标准品,Sigma公司;甲醇、正己烷等第一作者:男,1983年生,博士生有机试剂,分析纯,中国医药集团上海公司。＊通讯联系人摇床购自金坛市新航仪器厂,电子天平购自梅E-mail:jiangke-yang@yahoo.com.cn特勒-托利多仪器有限公司,旋涡混匀器购自Scien-第5期李相等:响应面法优化洋葱伯克霍尔德菌固定化脂肪酶催化合成生物柴油工艺·79·tificIndustries公司,气相色谱仪GC-9790购自温岭为4),7%加水,摇床转速200r/m
7、in,40℃的反应体福立分析仪器有限公司,并配备FID检测器和系中,加入0.5%～4.5%(占油重质量分数)固定化N2000气相色谱工作站。酶,反应12h后,取样检测其甲酯得率。从图2可1.2酶促酯交换合成生物柴油以看出,随着酶加量的增加,甲酯得率迅速上升,但在50mL具塞锥形瓶中,加入2.20g大豆油,当体系中固定化酶的含量大于2.5%后,甲酯得率适量甲醇和水(下文所指含水量均为占油质量的质增长趋于平缓,维持在92%左右。过多固定化酶的量分数),一定量的固定化酶(下文所指加酶量均为存在可能增大了反应过程中的传质阻力,使脂肪酸[7]固定化后的脂肪酶总质量,包括脂肪
8、酶本身及固
