固定化脂肪酶催化酯交换制备生物柴油的研究进展
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表 １ 制备 生 物 柴 油 的部 分 固定 化 脂 肪 酶
２ 固定 化 酶 催 化 制 备生 物柴 油 的 主要
影 响 因素
２ １ 脂 肪酶 的选择 ．
孢 菌和洋葱 假单胞 菌三种 固定 化酶催 化酯交 换反应
４ ｈ后 ， ８ 甲酯转 化率 近 ８ ［ Ｏ Ｉ 引。
过量的醇是提高酯交换产率的先决条件， 但反
会 聚集 在 固 定 化 酶 表 面 ， 响 催 化 活 性 ； 且 价 格 影 而
疏绵状嗜热丝孢菌脂肪酶催化三种油脂制备生物柴
油 的反应 中 ， 究 了 载体 形 状 对 脂 肪 酶 固定 化 和 甲 研
酯 产率 的影 响 。结果 发 现 ： 状 、 状 、 状载 体 对 球 片 粉 脂 肪酶 的 固 定率 分别 为 ８ 、 ５／ ８ ； 且 ， ０ ８ 、 ９ 而 ９ ６ 粉 状 固定 酶 催 化 葵 花 籽 油 反 应 生 成 甲 酯 产 率 最 高
温度下可获得较高收率 ， 但对原料 中游离脂肪 酸和
水 含量 有较 高 要 求 。游 离 脂 肪 酸 会 使 催化 剂 失 活 ， 易 使反 应 体系 乳化 ， 致 产 品难 以 分离 。均相 酸催 导
化 剂 （ Ｓ Ｈ。 Ｏ４ ＨＣ 等 ） Ｈ。 Ｏ 、 Ｐ 、 １ 在游离 脂 肪酸含 量 较
摘
要
生物 酶法 生产 生 物柴 油具 有化 学催 化法 不 可 比拟 的优 越性 ， 工 业 化 生产 的发展 方 向 。介 绍 是 了固定化 脂肪 酶 在催 化油 脂酯 交换 制备 生物 柴油 方 面的应用 ， 影 响酯交换 反应 的脂 肪 酶源 、 物 对 底 摩 尔 比率 、 基受 体 、 酰 水含 量 、 反应 温度 、 副产 物 等因素 进行 了综 述 。
关键 词 ： 固定化 脂肪 酶 酯 交换 生物 柴 油 影 响 因素
石油 资 源 日趋 枯 竭 和石 化能 源造 成 的空气 污染
１ 固定化脂肪酶在 制备生物柴油方面
的应 用 wk.baidu.com
酶的 固定化 就 是通 过 化 学 或 物 理 方法 ， 水 溶 将
促使人们 寻找可再生替代能源。生物油脂和甲醇酯
性 的酶结 合 在 水 不 溶 性 的支 持 物 上 或 酶 被 载 体 包
埋 。与溶 液 中游 离 脂 肪酶 相 比 ， 固定 化 脂 肪 酶 更 稳 定 ， 环境 的改 变更具 适应 性 。更重 要 的是 ， 均 相 对 非
种新 型绿 色环 保染 料 口 ］ 。
生 物 柴 油可 用 酸 、 碱或 酶 催 化 油脂 和 甲醇 进行
根霉 脂肪 酶 、 毛霉 脂 肪酶 、 猪胰 脂肪 酶等 。而 常用 的
其 催化 活性 与其 碱 度有关 。均相 碱催 化剂 虽在 较低
载体材料有沸石 、 分子筛 、 磁性载体材料、 球状特大
孔树脂 等 。脂肪 酶 对 载 体材 料 有 很 高 的 要 求 ， 高 如 比表 面积 、 亲疏 水性 、 物化 稳定 性及 抗 降解性 等 。表
交换 的产 物 脂肪 酸 甲酯 （ 生物 柴油 ） 作 为柴油 的替 可 代 品 。与普 通柴 油相 比 ， 生物 柴油 具有 高 十六烷 值 、
含硫量低 、 可生物降解和闪点高等优点 ； 而且燃烧废
气 中微粒 子 、 碳 氢 化 合 物 、 Ｏ 和 Ｃ 含 量 低 ， 总 Ｓ２ Ｏ 是
一
固定化 脂肪 酶易 回收 ， 可多 次重 复使 用 ， 工艺过 程 可
连续操 作 ， 促 使设 计 更 多种 类 的 生 化 反应 器 。 目 并 前 ， 于合 成生 物柴 油 的脂 肪 酶主要 有 酵母脂 肪酶 、 用
酯 交换 而 生产 。典 型生 产方 法是 用在 甲醇 中溶 解度 较 大 的碱 金 属氢 氧 化 物 或 甲氧基 钠 为均 相 催 化 剂 ，
磁 性微球 、 磁记 录 、 化 、 催 电子 等领 域 得到 了广 泛 的
交换反应 所得脂 肪酸 甲酯产 率 都达 ９ 以上 ， 固 Ｏ 且 定 化酶在 重复利 用 ３ ～４次后 活性 降低 很少 。
应用 ， 越来 越引起 人们 的关 注 。谢 文 磊
等 研究
了磁 性 Ｆ ３ ４ ｅ０ 微球 固定 化脂肪 酶催 化大 豆油 的酯交
（ ７ ） ９ 。
高 、 应 时 间长 、 反 甲醇对 脂肪 酶 有毒性 。本 文介 绍 了 固定 化脂 肪 酶在催 化 油脂 制备 生物 柴油 方 面的应用
及 主要影 响 因素 。
磁性 物质 作为 一种 绿色 材料是 近 年来研 究 较多
２ ４
四川４ ｚ ￣ｒ －
第１ ３卷
２ １ 第 ４期 ００年
应过 程 中须 保 持 低 浓 度 的醇 。因 此 ， ｏ ｍａ ｏ Ｓ ｕ ｎ ｕ和 Ｂ ｒ ｓｈ ｕ ｒ ］ ｏｎ ｃ ｅ ｅ￣ 在根 霉菌脂 肪 酶 催 化 制 备生 物 柴 油
第 ４期
，
固定化 脂肪 酶催化 酯交换制 备 生物柴 油 的研 究进 展
２ ３
专题 与评 论
ｔ ｔ ｔ ｔ ｔ ｔ ｌ ７
固定 化 脂 肪 酶 催 化 酯 交 换 制 备 生 物 柴 油 的研 究进 展
王建 龙 谢 文磊
（ 南工 业 大学化 学化 工 学院 ， 南郑 州 ，５ ０ １ 河 河 ４０ ０）
１ 列举了用于制备生物柴油的部分固定化脂肪酶。
Ｎａ ｉ Ｄｉ ｅ和 Ｃ ｓ ｕ ｄｎ ｒ Ｈ 在 固定 化 ｄｒ ｚ ｇ ｏ ｋ ｎＡｙ ｉｅ 等［］
高的油料中较有效 ， 但这类催化剂一般存在活性低 、
副反应 多 、 反应 温度 高 、 甲醇 较多过 量 及腐蚀 设 备 需 等缺 点 。酶催 化剂 的反 应 条 件 温 和 ， 副 产 物 甘油 但
的材料 。纳米 Ｆ ａ ｅ０ 由于粒 径小 、 比表 面积 大 、 磁性
换反应 。采用 硅烷 偶 联剂 活 化 、 二醛 交 联 和碳 二 戊 亚胺 活化两种 方法 制备 磁 性 固定 化 脂 肪 酶 ， 化 酯 催
强 ， 有表 面效 应 、 具 磁效 应 等 ， 使它 在颜 料 、 磁流 体 、
２ 固定 化 酶 催 化 制 备生 物柴 油 的 主要
影 响 因素
２ １ 脂 肪酶 的选择 ．
孢 菌和洋葱 假单胞 菌三种 固定 化酶催 化酯交 换反应
４ ｈ后 ， ８ 甲酯转 化率 近 ８ ［ Ｏ Ｉ 引。
过量的醇是提高酯交换产率的先决条件， 但反
会 聚集 在 固 定 化 酶 表 面 ， 响 催 化 活 性 ； 且 价 格 影 而
疏绵状嗜热丝孢菌脂肪酶催化三种油脂制备生物柴
油 的反应 中 ， 究 了 载体 形 状 对 脂 肪 酶 固定 化 和 甲 研
酯 产率 的影 响 。结果 发 现 ： 状 、 状 、 状载 体 对 球 片 粉 脂 肪酶 的 固 定率 分别 为 ８ 、 ５／ ８ ； 且 ， ０ ８ 、 ９ 而 ９ ６ 粉 状 固定 酶 催 化 葵 花 籽 油 反 应 生 成 甲 酯 产 率 最 高
温度下可获得较高收率 ， 但对原料 中游离脂肪 酸和
水 含量 有较 高 要 求 。游 离 脂 肪 酸 会 使 催化 剂 失 活 ， 易 使反 应 体系 乳化 ， 致 产 品难 以 分离 。均相 酸催 导
化 剂 （ Ｓ Ｈ。 Ｏ４ ＨＣ 等 ） Ｈ。 Ｏ 、 Ｐ 、 １ 在游离 脂 肪酸含 量 较
摘
要
生物 酶法 生产 生 物柴 油具 有化 学催 化法 不 可 比拟 的优 越性 ， 工 业 化 生产 的发展 方 向 。介 绍 是 了固定化 脂肪 酶 在催 化油 脂酯 交换 制备 生物 柴油 方 面的应用 ， 影 响酯交换 反应 的脂 肪 酶源 、 物 对 底 摩 尔 比率 、 基受 体 、 酰 水含 量 、 反应 温度 、 副产 物 等因素 进行 了综 述 。
关键 词 ： 固定化 脂肪 酶 酯 交换 生物 柴 油 影 响 因素
石油 资 源 日趋 枯 竭 和石 化能 源造 成 的空气 污染
１ 固定化脂肪酶在 制备生物柴油方面
的应 用 wk.baidu.com
酶的 固定化 就 是通 过 化 学 或 物 理 方法 ， 水 溶 将
促使人们 寻找可再生替代能源。生物油脂和甲醇酯
性 的酶结 合 在 水 不 溶 性 的支 持 物 上 或 酶 被 载 体 包
埋 。与溶 液 中游 离 脂 肪酶 相 比 ， 固定 化 脂 肪 酶 更 稳 定 ， 环境 的改 变更具 适应 性 。更重 要 的是 ， 均 相 对 非
种新 型绿 色环 保染 料 口 ］ 。
生 物 柴 油可 用 酸 、 碱或 酶 催 化 油脂 和 甲醇 进行
根霉 脂肪 酶 、 毛霉 脂 肪酶 、 猪胰 脂肪 酶等 。而 常用 的
其 催化 活性 与其 碱 度有关 。均相 碱催 化剂 虽在 较低
载体材料有沸石 、 分子筛 、 磁性载体材料、 球状特大
孔树脂 等 。脂肪 酶 对 载 体材 料 有 很 高 的 要 求 ， 高 如 比表 面积 、 亲疏 水性 、 物化 稳定 性及 抗 降解性 等 。表
交换 的产 物 脂肪 酸 甲酯 （ 生物 柴油 ） 作 为柴油 的替 可 代 品 。与普 通柴 油相 比 ， 生物 柴油 具有 高 十六烷 值 、
含硫量低 、 可生物降解和闪点高等优点 ； 而且燃烧废
气 中微粒 子 、 碳 氢 化 合 物 、 Ｏ 和 Ｃ 含 量 低 ， 总 Ｓ２ Ｏ 是
一
固定化 脂肪 酶易 回收 ， 可多 次重 复使 用 ， 工艺过 程 可
连续操 作 ， 促 使设 计 更 多种 类 的 生 化 反应 器 。 目 并 前 ， 于合 成生 物柴 油 的脂 肪 酶主要 有 酵母脂 肪酶 、 用
酯 交换 而 生产 。典 型生 产方 法是 用在 甲醇 中溶 解度 较 大 的碱 金 属氢 氧 化 物 或 甲氧基 钠 为均 相 催 化 剂 ，
磁 性微球 、 磁记 录 、 化 、 催 电子 等领 域 得到 了广 泛 的
交换反应 所得脂 肪酸 甲酯产 率 都达 ９ 以上 ， 固 Ｏ 且 定 化酶在 重复利 用 ３ ～４次后 活性 降低 很少 。
应用 ， 越来 越引起 人们 的关 注 。谢 文 磊
等 研究
了磁 性 Ｆ ３ ４ ｅ０ 微球 固定 化脂肪 酶催 化大 豆油 的酯交
（ ７ ） ９ 。
高 、 应 时 间长 、 反 甲醇对 脂肪 酶 有毒性 。本 文介 绍 了 固定 化脂 肪 酶在催 化 油脂 制备 生物 柴油 方 面的应用
及 主要影 响 因素 。
磁性 物质 作为 一种 绿色 材料是 近 年来研 究 较多
２ ４
四川４ ｚ ￣ｒ －
第１ ３卷
２ １ 第 ４期 ００年
应过 程 中须 保 持 低 浓 度 的醇 。因 此 ， ｏ ｍａ ｏ Ｓ ｕ ｎ ｕ和 Ｂ ｒ ｓｈ ｕ ｒ ］ ｏｎ ｃ ｅ ｅ￣ 在根 霉菌脂 肪 酶 催 化 制 备生 物 柴 油
第 ４期
，
固定化 脂肪 酶催化 酯交换制 备 生物柴 油 的研 究进 展
２ ３
专题 与评 论
ｔ ｔ ｔ ｔ ｔ ｔ ｌ ７
固定 化 脂 肪 酶 催 化 酯 交 换 制 备 生 物 柴 油 的研 究进 展
王建 龙 谢 文磊
（ 南工 业 大学化 学化 工 学院 ， 南郑 州 ，５ ０ １ 河 河 ４０ ０）
１ 列举了用于制备生物柴油的部分固定化脂肪酶。
Ｎａ ｉ Ｄｉ ｅ和 Ｃ ｓ ｕ ｄｎ ｒ Ｈ 在 固定 化 ｄｒ ｚ ｇ ｏ ｋ ｎＡｙ ｉｅ 等［］
高的油料中较有效 ， 但这类催化剂一般存在活性低 、
副反应 多 、 反应 温度 高 、 甲醇 较多过 量 及腐蚀 设 备 需 等缺 点 。酶催 化剂 的反 应 条 件 温 和 ， 副 产 物 甘油 但
的材料 。纳米 Ｆ ａ ｅ０ 由于粒 径小 、 比表 面积 大 、 磁性
换反应 。采用 硅烷 偶 联剂 活 化 、 二醛 交 联 和碳 二 戊 亚胺 活化两种 方法 制备 磁 性 固定 化 脂 肪 酶 ， 化 酯 催
强 ， 有表 面效 应 、 具 磁效 应 等 ， 使它 在颜 料 、 磁流 体 、