Penicillium expansum TS414脂肪酶催化合成生物柴油的研究

ｅｉｌｕ ｅ ａｓｍ Ｓ 脂肪酶 ｉ ｉ ｘ １ 催化合成生物柴油的研究
薛建平， 苏敏 ， 良华 木 张杰平 唐 ，
（ 福建师范大学生命科学学院， 福建 福 州 ３００ ） ５ １８
摘 要： 为了促进酶法生产生物柴油工艺在工业上的应用， 对固定化 Ｐｎ ｉｕ ｅｐｎｕ Ｔ４４ ｅｉｌ ｍ ｘａｓｍ Ｓ １ 脂肪酶进行了相关 ｃｌ ｉ
关 键词 ： ｅｉｌ ｍ ｘａｓｍ Ｓ １； Ｐｎ ｉｕ ｐｎｕ Ｔ ４４ 生物柴油；固定化； ｃｌ ｅ ｉ 酯交换反应
中图分类 号 ： ３ Ｑ９
文献标 识码 ： Ａ
文章 编号 ： ７ ５ ０ （ ０ ８）５ ０ ０ — ５ １０ — ５ Ｘ ２ ０ ０ － ０ １ ０ ０
生 物柴 油（ｉｄｅｅ是 动植 物油 与短链 醇 在一 定 的条件 下反应 所 生成 的长链 脂肪 酸 酯 ， 一种 ｂｏｉ １ ｓ） 是 可再生的绿色能源 。随着石油资源 １渐枯竭及石油燃烧所带来的环境 问题 １益突出， ３ ３ 生物柴油作 为一种环保型燃料成为人们 １益关注的对象［ 。 ３ 生物柴油主要用化学法生产［ ］即动植物油脂与 甲醇或乙醇在酸或碱催化下制备。近年来 ， ｓ， － ６ 人们发现脂肪酶也能有效地催化油脂与短链醇合成生物柴油 。在 国外 ，ｅ ｏ 等人 ［ 证实 了 Ｍ Ｎ ｌｎ ｓ ７ ］ ． ｍｅｅ脂肪 酶能有 效催 化 油脂 与初级 短链 醇 生成 生物 柴油 ， Ｃａｔ ｃｃ 脂肪 酶也 能 有效 地将 油 ｉ ｉ ｈ 而 ． ａ ｔａ ｎ ｒｉ 脂与 次级短链 醇转 化成生 物柴 油 。随后 ，ｍ ｄ 等 ９ 现 Ｒ ｉ ｐ ｓｒｚｅ Ｋ ｅａ ］ 发 ｈｚ ｕ ｙａ 脂肪 酶 和 Ｐｅｄｍｏａ ｏ ｏ ｓｕｏ ｎｓ ｃｐｃ 脂肪酶在合成生物柴油的反应 中也具有很高的催化效率。跟化学法相 比， ｅａｉ ａ 使用脂肪酶作为 催化剂的生物酶法具有能耗低 、 醇用量小、 产物易于提纯 、 无污染物排放等优点， 因此更受人们青
通讯联系人 ： 唐良华， Ｅ ｍ ｉ ｉｌ￣ｎ． ｕ ｎ － ａ：ｏｈ ｕ ｄ． ． ｌ ｔＣ ｅ ｃ ｂ
维普资讯
福 建 轻 纺
差黉 鲁 蟊ｇ ｕ
油（ 当地超市） 甲醇、 ， 乙醇、 丙醇、 异丙醇 、 丁醇等（ 自上海 国药集团有限公司， 均购 国产分析纯） 。 １２ 实验 方法 ． １２１ 脂 肪酶 的 固定化 ＿＿ 取一定量的脂肪酶粉溶于 ｐ ９ 的甘氨酸 一 ａ Ｈ缓冲液中，在 ４ Ｉ Ｈ． ０ ＮＯ 条件下溶解 １ ｍｎ ， ｃ ＝ ０ ｉ 后 减 压过滤。往滤液中 １ 质量 比例加入预处理过的大孔吸附树脂 ， ４ Ｃ １０／ ｉ 条件下吸附过夜 ： １ 在 ，７ ｒ ｎ ｏ ｍ 后置 于真空 冷冻 干燥器 中冻 干 。 １２２ 固定 化脂 肪酶催化 合 成生物 柴油 ＿＿ 在 ５ｍ ０ Ｌ具塞锥 形瓶 中， 次加入 ５ 大豆 油 ，． ｍ 依 ｇ ０９ Ｌ乙醇 （ ９ 醇油 摩尔 比为 ３１ ，．ｍ ：）０２ Ｌ蒸馏水 （ ，占油脂体积的百分 比）１ 固定化脂肪酶 ４ ％ ，ｇ ｆ０ ， 占油 脂 质 量 的 百 分 比） ２％ ，置 于 ４ ，８ ０℃ １０ ｒｉ ／ ｎ条件 下振 荡反应 ８ 。 ｍ ｈ ８ ０ １ ． 气相色谱的分析方法 ．３ ２ ６ ０ 产 物 采 用 气 相 色 谱 法 分 析 ，使 用 Ａ ｉ ｎ ｇｅｔ ｌ ４０ ６ ９Ｎ气相 色 谱 仪 ， ｇｅｔ ８０ ８０ Ａ ｉ ｎ６ ９ 化学 工 作 站 ， ｌ Ｈ —Ｎ Ｏ ｘ毛 细 管 柱 （． ｌ ０ ５ ｒ ， Ｐ Ｉ Ｎ Ｗａ ０ ５ｌ ２ ｌｎ×３ ｍ， ｎ ｌ ） ２ ０ 高纯 氮作 载 气 。利用 ＦＤ检 测 器 ，检 测 器 温度 Ｉ ０ ２０ｏ 汽 化 室 温度 ２０ｏ ８ Ｃ， ２ Ｃ。采 用 程序 升 温 ， 柱 ０ ２ ｄ ６ ８ １ １ ｌ １ １ ２ ０ ２ ｄ ６ ８ ０ 温 １０ｏ ５ Ｃ，维 持 ｌ ｎ后 以 １ ／ ｎ速 率 升 到 ｍｉ ０ｏ ｍｉ Ｃ Ｒ ａ ｔ ｔ ｅ ｃｉａ ． ｏ ｍ ２０ｏ 再 以 ２Ｃｍｉ ０ Ｃ， ￣／ ｎ速率升 至 ２０ｏ 维 持该 温 ５ Ｃ，
维普资讯
第 ５期 （ 第 ２ ８ ） 总 ２期 Ｎ５ Ｓｒ ｌ ｏ２ ） ｏ （ｅ ａ Ｎ２８ ｉ
福 建 轻 纺 Ｔ ｅＬｇ ｔ Ｔｘｉ ｎ ｕｔｅ ｆＦ ｊ ｎ ｈ ｉ ＆ ｅｔｅＩｄｓｒ ｓｏ ｕｉ ｈ ｌ ｉ ａ
２０ ０ ８年 ５月 Ｍ Ｙ．０ ８ Ａ ２ ０
睐［］但国外进 口的脂肪酶因价格高 ， １ ０ 。 很难在工业化生产上得到应用。 如能找到价格较低且催化效 率较 高 的 国产 脂肪 酶 来代 替 昂贵 的进 口酶 ， 且 将 酶 固定化 ， 并 使得 反 应 后 酶可 回收 和多 次重 复 利 用 ，ｑ 贝有可能降低酶的使用成本 ， 促进酶法合成工艺在生物柴油生产中的推广应用。然而 ， 在这方 面， 国内仅有少 数成 功 的报 道［ 。 １ 选 用价 格相 对 较低 的 国产 脂肪 酶 一 Ｐｅｐｎｕ Ｓ １ ．ｘａｓｍＴ４ ４固定化 脂肪 酶作 为 研究 对 象 ， 其催 化 对 的酯交换反应的条件进行了考察 ， 发现此酶不仅能高效地催化大豆油与 乙醇反应 合成 乙酯 ， 而且 能多次重 复使用 ， 具有 良好 的操作 稳定 性 。
１ 材 料 与 方 法
１１ 实验 材料 ．
Ｐｅｐｎｕ Ｓ １ 脂肪酶粉 ， ｚ ８ １ ． ａｓｍＴ ４４ ｘ Ｈ 一 ０ 大孔吸附树脂（ 上海华震科技有限公司）天香一级大豆 ，
基金项 目： 福建省 自然科学基金计划资助项 目（ 编号：０ １０ ３。 Ｂ ７０ ２ ） 收稿 日期：０ ８ ０ — ７ ２ ０ — ３ １ 作者简介： 薛建平 （９２ ）男 ， １８一 ， 福建福州人 ， 硕士研究生从 事微生物与生物化学领域 的研究 。
研究 。 结果表明 ， 固定化 Ｐ ｎ ｉｉｍｅｐｎｕ Ｓ １ ｅｉｌｕ ｘ ａｓｍＴ ４ ４脂肪酶具有最佳 的酯交换性能。 固定化酶量为 ２ ％、 ｃｌ 在 ０
乙醇 ， 大豆油摩尔比为 ３１水分含量为 ４ ：、 ％的酯交换条件下 ， 反应 ８ ， ｈ 反应转化率可达 ９ ．％。 ２６ 此外 ， 固定 化酶具有 良好的操作稳定性 一 使 用 ８ 批次后 ， 酶活仅损失 １．％。Ｐｅｐｎｕ Ｓ １ ７３ ． ａｓｍＴ ４ ４固定 化脂肪酶 的酯 ｘ 交换性能较好 、 价格较为低廉 ， 可成为合成 生物柴油的 良好催化剂 。