固定化脂肪酶Lipozyme TL IM催化菜籽油醇解反應制備生物柴油的研究.pdf

1、生物柴油是生物質(zhì)能的一種形式，具有綠色、可再生、能耗低等優(yōu)點，能夠緩解石油即將枯竭和環(huán)境污染對人類造成的危機，成為國內(nèi)外重點研究開發(fā)的熱點?？蹅鹘y(tǒng)的化學催化法相比，脂肪酶法合成生物柴油條件溫和、工序簡單、能耗低、綠色環(huán)保。但與化學法相比，酶法反應存在著產(chǎn)率低，時耗長，酶量大，成本高等缺點，使得酶法生產(chǎn)生物柴油難以擴大產(chǎn)業(yè)化。本論文主要對固定化脂酶LipozymeTLIM催化菜籽油醇解反應制備生物柴油進行了研究，旨在提高酶法催化制備生物柴

2、油的產(chǎn)率，縮短酶法反應時間，降低成本。 本文的主要研究結(jié)果如下： 1．確定了使用Agilent 6890氣相色譜儀，DB-1701毛細管柱進行色譜分析脂肪酸甲酯組成的條件以及定量計算的方法。 2．進行了單批反應的單因子試驗，研究了酶量、底物比、反應時間、反應溫度、水分添加量、轉(zhuǎn)速、有機溶劑對脂肪酸甲酯得率的影響，結(jié)果表明單批反應的最佳反應條件為在5mL正已烷的有機體系，9.75g菜籽油與3摩爾當量甲醇(一次性加入

3、)進行反應，酶量50％，反應溫度50℃，添加5％的水分，搖床轉(zhuǎn)速150rpm，反應12h后脂肪酸甲酯得率達92.3±5.12％。 3．研究了酶的浸泡預處理方式、有機溶劑清洗處理方式、反應溫度、甲醇的加入方式對多批次反應中Lipozyme TL IM酶活穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明Lipozyme TL IM經(jīng)過預處理，40℃下進行多批次反應，每批反應24h，分三次加入甲醇即在反應0，8，16h時分別加入1摩爾當量甲醇，并在8、16h以

4、及反應結(jié)束時用丙酮洗滌酶并重新投入體系，反應10批次后，npozyme TL IM仍有85％相對酶活。 4．采用Box-Behnken設(shè)計法對超聲預處理固定化酶Lipozyme TL IM的條件進行了優(yōu)化，評價指標為8h后的FAME得率。結(jié)果表明，經(jīng)過超聲總時間30min，超聲工作時間6s，超聲功率90W的預處理后，將酶投入反應體系。醇解反應條件為含有9.75g菜籽油，3摩爾當量甲醇(一次性加入)與5mL正己烷的有機體系，30％

5、的酶量，反應溫度50℃，搖床轉(zhuǎn)速150rpm的反應條件，反應8h后的FAME得率預測值為72.29％，驗證試驗結(jié)果為71.30％。 5．采用最小二乘法進行非線性模型擬和超聲預處理后的酶反應初速度。結(jié)果表明最佳反應初速度對應的底物甲醇的濃度，由未超聲時的3摩爾當量變?yōu)槌暫蟮?摩爾當量，確定其最佳的甲醇加入方式為三次加入。在0，5，10h三次加入甲醇反應15h后FAME得率91.34％；采用分三次加入甲醇的方式，超聲預處理后的固定

6、化酶LipozymeTL IM反應5個批次后仍有80％的酶活。 6．通過Plackett-Burman設(shè)計、全因子中心組合設(shè)計(CCD)和響應曲面法對超聲預處理后的脂肪酶Lipozyme TL IM的酶促催化菜籽油制備生物柴油的最佳反應條件進行了考察。結(jié)果表明酶量為19.79％，甲醇加入總量為3mol，分三次加入，反應溫度48℃，反應總時間為13.26h，預測得率為93.28％，驗證試驗結(jié)果為92.08％，表明該實驗結(jié)果是合理可