1、相較于化學法而言,脂肪酶法制備生物柴油是未來的一種主流技術,因為這一技術具有條件溫和、醇用量少、油源適應性廣、無污染等突出優(yōu)點。然而,脂肪酶法制備生物柴油同樣存在一些不足:如短鏈醇對酶的毒害作用,脂肪酶自身耐熱性能差,以及酶成本較高等。目前,脂肪酶的生產(chǎn)幾乎都要經(jīng)過液體發(fā)酵、分離、純化、干燥、固定化等步驟,工藝技術復雜,操作繁瑣。因此,開發(fā)一種成本低廉、工藝簡單、集發(fā)酵和固定化于一體,利用固態(tài)發(fā)酵基質直接催化油脂制備生物柴油新技術就顯得

2、尤為重要。本文在前人研究工作的基礎上,以洋蔥伯克霍爾德菌G63為對象,利用廢棄甘蔗渣,添加部分葵花籽仁碎屑為培養(yǎng)基進行固態(tài)發(fā)酵,經(jīng)脫脂、干燥后直接催化油脂制備生物柴油,該方法不僅降低了酶成本,而且變廢為寶,減少水的用量。本文系統(tǒng)地研究了固態(tài)發(fā)酵基質的制備、酶學特性、轉酯反應的主要影響因素與參數(shù)優(yōu)化、操作穩(wěn)定性、以及反應動力學等,為創(chuàng)新脂肪酶法制備生物柴油技術提供了新思路和新方法。
　　主要研究結果如下:
　　1.洋蔥伯克霍爾

3、德菌G63固態(tài)發(fā)酵基質的制備與酶學特性研究。以洋蔥伯克霍爾德菌G63為研究對象,以農(nóng)業(yè)廢棄物甘蔗渣為主料,添加一定量的葵花籽仁碎屑為培養(yǎng)基,進行固態(tài)發(fā)酵。詳細考察了固態(tài)發(fā)酵工藝條件,比較了不同誘導物對固態(tài)發(fā)酵基質酶活的影響,探討了固態(tài)發(fā)酵基質的酶學特性。結果表明,以橄欖油乳化液作為誘導物,固態(tài)發(fā)酵基質酶活從對照組23.9U/gds提高到72.3U/gds,比文獻報道高2.8倍。固態(tài)發(fā)酵基質最適溫度、pH、短鏈醇耐受性、金屬離子的影響等酶

4、學特性與游離的G63脂肪酶差異不大。SDS-PAGE膠分析表明,固態(tài)發(fā)酵和液態(tài)發(fā)酵在產(chǎn)物蛋白類型上是一樣的,脂肪酶分子量大小約為37KDa。
　　2.固態(tài)發(fā)酵基質直接催化油脂制備生物柴油工藝優(yōu)化。以固態(tài)發(fā)酵基質為催化劑,直接催化大豆油制備生物柴油,首先,考察溶劑體系、醇/油摩爾比、水分含量、固態(tài)發(fā)酵基質加入量、反應溫度和叔丁醇用量等主要因素對生物柴油得率的影響,單因素實驗表明,生物柴油得率最高為88.6％。接著,運用Placket

5、t-Burman設計分析了主校因子,顯著性排序為:醇/油摩爾比>反應溫度>固態(tài)發(fā)酵基質加入量>水分含量>叔丁醇用量。最后,通過Box-Behnken設計優(yōu)化工藝參數(shù),闡明了因素間的交互影響作用。結果表明,最優(yōu)反應條件為:醇/油摩爾比4.295:1,反應溫度44.15℃,固態(tài)發(fā)酵基質加入量1.611g,水分含量4.589g,叔丁醇量20％。在最優(yōu)條件下,生物柴油得率為94.4％。固態(tài)發(fā)酵基質具有一定的操作穩(wěn)定性,連續(xù)運行288 h后仍保持

6、最初酶活的66.9％以上,催化大豆油、烏桕油、調和油、玉米油等多種油脂轉化生物柴油,得率均在80％以上,顯示出廣泛的油源適應性。
　　3.固態(tài)發(fā)酵基質催化制備生物柴油反應動力學研究?；凇捌古曳磻獧C理”,首次構建了固態(tài)發(fā)酵基質制備生物柴油反應動力學模型。抑制常數(shù)Ki=0.34mol/L,表明底物乙醇存在一定的抑制作用。通過阿累尼烏斯方程,計算出轉酯反應的活化能為37.95kJ/mol,比固定化PS脂肪酶的轉酯反應活化能(14.90