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(diǎn)，能夠緩解石油即將枯竭和環(huán)境污染對(duì)人類造成的危機(jī)，成為國內(nèi)外重點(diǎn)研究開發(fā)的熱點(diǎn)?？蹅鹘y(tǒng)的化學(xué)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(xué)法相比，酶法反應(yīng)存在著產(chǎn)率低，時(shí)耗長，酶量大，成本高等缺點(diǎn)，使得酶法生產(chǎn)生物柴油難以擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)化。本論文主要對(duì)固定化脂酶LipozymeTLIM催化菜籽油醇解反應(yīng)制備生物柴油進(jìn)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(yīng)時(shí)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(xì)管柱進(jìn)行色譜分析脂肪酸甲酯組成的條件以及定量計(jì)算的方法。 2．進(jìn)行了單批反應(yīng)的單因子試驗(yàn)，研究了酶量、底物比、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、水分添加量、轉(zhuǎn)速、有機(jī)溶劑對(duì)脂肪酸甲酯得率的影響，結(jié)果表明單批反應(yīng)的最佳反應(yīng)條件為在5mL正已烷的有機(jī)體系，9.75g菜籽油與3摩爾當(dāng)量甲醇(一次性加入

3、)進(jìn)行反應(yīng)，酶量50％，反應(yīng)溫度50℃，添加5％的水分，搖床轉(zhuǎn)速150rpm，反應(yīng)12h后脂肪酸甲酯得率達(dá)92.3±5.12％。 3．研究了酶的浸泡預(yù)處理方式、有機(jī)溶劑清洗處理方式、反應(yīng)溫度、甲醇的加入方式對(duì)多批次反應(yīng)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(yù)處理，40℃下進(jìn)行多批次反應(yīng)，每批反應(yīng)24h，分三次加入甲醇即在反應(yīng)0，8，16h時(shí)分別加入1摩爾當(dāng)量甲醇，并在8、16h以

4、及反應(yīng)結(jié)束時(shí)用丙酮洗滌酶并重新投入體系，反應(yīng)10批次后，npozyme TL IM仍有85％相對(duì)酶活。 4．采用Box-Behnken設(shè)計(jì)法對(duì)超聲預(yù)處理固定化酶Lipozyme TL IM的條件進(jìn)行了優(yōu)化，評(píng)價(jià)指標(biāo)為8h后的FAME得率。結(jié)果表明，經(jīng)過超聲總時(shí)間30min，超聲工作時(shí)間6s，超聲功率90W的預(yù)處理后，將酶投入反應(yīng)體系。醇解反應(yīng)條件為含有9.75g菜籽油，3摩爾當(dāng)量甲醇(一次性加入)與5mL正己烷的有機(jī)體系，30％

5、的酶量，反應(yīng)溫度50℃，搖床轉(zhuǎn)速150rpm的反應(yīng)條件，反應(yīng)8h后的FAME得率預(yù)測值為72.29％，驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果為71.30％。 5．采用最小二乘法進(jìn)行非線性模型擬和超聲預(yù)處理后的酶反應(yīng)初速度。結(jié)果表明最佳反應(yīng)初速度對(duì)應(yīng)的底物甲醇的濃度，由未超聲時(shí)的3摩爾當(dāng)量變?yōu)槌暫蟮?摩爾當(dāng)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(yīng)15h后FAME得率91.34％；采用分三次加入甲醇的方式，超聲預(yù)處理后的固定

6、化酶LipozymeTL IM反應(yīng)5個(gè)批次后仍有80％的酶活。 6．通過Plackett-Burman設(shè)計(jì)、全因子中心組合設(shè)計(jì)(CCD)和響應(yīng)曲面法對(duì)超聲預(yù)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(yīng)條件進(jìn)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(yīng)溫度48℃，反應(yīng)總時(shí)間為13.26h，預(yù)測得率為93.28％，驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果為92.08％，表明該實(shí)驗(yàn)結(jié)果是合理可