专利名称：一种面包酵母及其催化生产生物柴油的方法
技术领域：
本发明涉及一种面包酵母(&cc/2"ramyces cewv/w'"e)及用该微生物为催化 剂生产生物柴油的方法。
背景技术：
随着世界经济快速发展，能源和环境污染问题日益突出，人类正面临 着巨大的能源与环境压力。当今的能源主要是矿物燃料，包括煤炭、石油 和天然气。矿物能源的应用推动了社会的发展，但其资源却日渐耗尽，同 时引起严重的环境问题，如导致全球气温变暖、损害臭氧层、破坏生态圈 碳平衡、释放有害物质和引起酸雨等。寻找替代能源是解决现有问题的必 要途径。目前替代能源主要有核能、可燃冰、醇类燃料(甲醇、乙醇)和植 物油等，其中生物可再生能源由于其不枯竭及环境友好性成为最重要的能 源之一。以植物油为原料生产的生物柴油，已受到世界各国的普遍关注。 生物柴油作为石油燃料的替代品，具可再生、易降解、无毒、含硫低和有 害物质排放量小等优点，属环境友好型燃料。以植物油、动物油、废食用 油等为原料与低碳醇(甲醇、乙醇、正丁醇等)进行酯交换反应，产物即为 (脂肪酸甲酯)，副产物为甘油。釆用NaOH、 KOH、甲醇钠等碱催化剂制 备的生物柴油，转化率高，但催化剂不可重复使用，对植物油酸值要求高， 易皂化，后续处理复杂，产物不易分离，产品需中和洗涤，产生三废。采 用硫酸、盐酸、磷酸、有机酸、超强固体酸或强酸型离子交换树脂等酸催 化剂时，设备要求高(设备腐蚀)，反应温度高，甘油难以分离，也易产 生三废。釆用KF/CaO、 MgO-NaOH、 MgO-Na、 CaO和MgO的混合物、 y-Al203-NaOH-Na、 y - Al203-KOH-K等固体碱催化剂制备生物柴油，转化 率高，产物易分离，无三废产生，但制备难度较高，对大气中的c02和 &0敏感。CN1923960的微生物发酵油脂及其用于制备生物柴油的方法， 釆用未固定的啤酒酵母菌，价格低廉，但使用寿命短，易失活。CN1891786的乌桕油制备生物柴油的生产技术和CN1730613的生物催化高酸值油脂进 行酯交换反应生产生物柴油的方法，釆用的菌株为南极假丝酵母，其商品价 格较高，酶活化繁瑣且易失活。CN1818026的一种固定化酶法生产生物柴油 的方法，其生物酶的固定化繁瑣，载体不可重复使用。CN1687313的一种不 同脂肪酶细胞相结合生产生物柴油的工艺，固定化细胞为Ca"AW"a"to""c、 772erwow_yc& /a"wg/"osws和i /n'z附wcor附/e/ze/, 固定〈七后酉旨交换帝!j备生物柴 油，但这些固定化细胞的商品价格昂贵，酶活不稳定，半衰期短。发明内容本发明的目的是提供一种酶活性强、使用寿命高长、价格低廉、抗酸性强 面包酵母，以及用该面包酵母为催化剂生产生物柴油的方法。本发明的目的是通过如下方式实现的 一种能有效将植物油催化生产生物 柴油的微生物菌株，它是面包酵母DX213 cem^/ae DX213)CCTCCNO: M207082。面包酵母DX213样品于2007年6月18日向地址在武 汉的"中国典型培养物保藏中心"提供保藏。一种用微生物为催化剂生产生物柴油的方法，(1) 、将权利要求1所述的面包酵母菌株DX213，进行常规培养，离心分离， 取上层清液，用磷酸盐缓冲液调至pH6.5-8.5，得含有面包酵母的溶液，以固体 碱或负载型固体碱为载体，吸附面包酵母，制得固定化面包酵母。(2) 、将固定化面包酵母作为催化剂，植物油和低碳醇为底物，油/醇摩尔比 4:1-20:1，在超声波反应器中进行酯交换反应，反应结東后，分离催化剂，回收 剩余低碳醇，静置分层，上层为生物柴油，下层为甘油，分离甘油，得生物柴 油。面包酵母菌株DX213的培养条件培养基为土豆培养基，培养时间1-3天， 温度25-45 。C。固体碱为水滑石、类水滑石、纳米碳酸钙、，Al203其中一种或几种；负载 型固体碱为负载KF、 CaF2、 ZnF2、 NaF或K2C03的水滑石、类水滑石、纳米 碳酸4丐、y-A1203。超声波反应器的超声波辐射功率50-1000W,占空比0.4-1.0，超声频率 15-40kHz，搅拌速率200-1000rpm。酯交换反应条件反应温度35-55。C,反应时间0.5-3h，固定化酵母细 胞催化剂的用量为植物油重的0. 8-2%。本发明具有如下优势1、脂肪酶细胞价格低廉，固定化工艺简单，固定 化酵母细胞在酯交换甲醇体系中有一定的抗毒性，催化效果好，可重复使用。 2、水滑石、类水滑石、纳米碳酸钙、，Al203或其负载物为载体制备的固定化 脂肪酶细胞，弹性好，对温度、pH值的耐受性强，机械强度高，酶活稳定， 半衰期长。3、固定化脂肪酶细胞的载体水滑石、类水滑石、纳米碳酸钙、!^1203 经煅烧可重复使用。4、固定化脂肪酶细胞协同超声波催化制备生物柴油，工 艺简单，条件温和，反应时间短，环境友好，无三废，甘油易分离。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进 一 步说明本发明方法是以固体碱或负载型固体碱为载体，吸附面包酵母DX213制 备固定化面包酵母，以及利用固定化面包酵母为催化剂生产生物柴油。实施例1:面包酵母菌株DX213的培养，培养基为土豆培养基，培养时间l-3天， 温度25-45X:，离心分离，取上层清液，用磷酸盐缓冲液调至pH8，得含有面 包酵母的溶液，用纳米碳酸钙为载体吸附面包酵母得固定化面包酵母为催化 剂，以菜子油、甲醇为原料，按油醇摩尔比为1:6，催化剂为1.5%(油重)，装 入250mL三口烧瓶中，置入超声波反应器中，超声波低频辐射功率200W， 占空比0.7,超声频率30kHz,反应温度35。C,搅拌速率lOOrpm,反应l.Oh。 反应结束后，分离催化剂，回收剩余甲醇，静置分层，上层为生物柴油，下 层为甘油，分离甘油，得生物柴油。酯交换转化率98.7 % ,密度 0.881g-cm"(15。C)，脂肪酸甲酯含量97.4%(气相色谱)。实施例2:面包酵母菌株DX213的培养，培养基为土豆培养基，培养时间l-3天，温度25-45'C，离心分离，取上层清液，用磷酸盐缓冲液调至pH6.5，得含有 面包酵母的溶液，用水滑石为载体吸附面包酵母得固定化面包酵母为催化剂， 以大豆油、甲醇为原料，按油醇摩尔比为l:8,催化剂为1.2。/。(油重)，装入250mL 三口烧瓶中，置入超声波反应器中，超声波低频辐射功率400W,占空比0.4, 超声频率40kHz,反应温度30"C，搅拌速率100rpm,反应时间1.2h。反应结 東后，分离催化剂，回收剩余甲醇，倒入分液漏斗静置分层，上层为生物柴 油，下层为甘油，分离甘油，得生物柴油。酯交换转化率98.7%,密度 0.881g'cm"(15'C)，脂肪酸甲酯含量97.4%(气相色谱)。实施例3:面包酵母菌株DX213的培养，培养基为土豆培养基，培养时间l-3天， 温度25-45'C，离心分离，取上层清液，用磷酸盐缓冲液调至pH7，得含有面包酵母的溶液，用，Al203为载体吸附面包酵母得固定化面包酵母为催化剂，以棕榈油、乙醇为原料，按油醇摩尔比为1:12,催化剂为1.2%(油重)，装入 250mL三口烧瓶中，置入超声波反应器中，超声波低频辐射功率500W,占 空比0.7,超声频率40kHz，反应温度30°C，搅拌速率100rpm,反应时间1.6h。 反应结束后，分离催化剂，回收剩余乙醇，静置分层，上层为生物柴油，下 层为甘油，分离甘油，得生物柴油。酯交换转化率97.9%，密度 0.887g'cm"(15。C),脂肪酸甲酯含量96.3%(气相色谱)。实施例4:面包酵母菌株DX213的培养，培养基为土豆培养基，培养时间l-3天， 温度25-45t:,离心分离，取上层清液，用磷酸盐缓冲液调至pH8.5,得含有 面包酵母的溶液，用ZnF2的类水滑石为载体吸附面包酵母得固定化面包酵母 为催化剂，以菜籽油、丁醇为原料，按油醇摩尔比为1:10，催化剂为1.0%(油 重)。装入250mL三口烧瓶中，置入超声波反应器中，超声波辐射功率800W， 占空比l.O,超声频率35kHz,反应温度25。C,搅拌速率600 rpm，反应时间 2.0h。反应结東后，分离催化剂，回收剩余丁醇，倒入分液漏斗静置分层,上 层为生物柴油，下层为甘油，分离甘油，得生物柴油。。酯交换转化率96.7%， 密度0.876g'cm"(15。C)，脂肪酸甲酯含量95.4%(气相色谱)。
权利要求
1. 一种能有效将植物油催化生产生物柴油的微生物菌株，它是面包酵母(Saccharomyces cerevisiae)DX213CCTCC NOM 207082。
2、 一种用微生物为催化剂生产生物柴油的方法，其特征在于(1) 、将权利要求1所述的面包酵母菌株DX213，进行常规培养，离心分 离，取上层清液，用磷酸盐缓冲液调至pH 6.5-8.5,得含有面包酵母的溶液， 以固体碱或负载型固体碱为载体，吸附面包酵母，制得固定化面包酵母。(2) 、将固定化面包酵母作为催化剂，植物油和低碳醇为底物，油/醇摩尔 比4:1-20:1，在超声波反应器中进行酯交换反应，反应结東后，分离催化剂， 回收剩余低碳醇，静置分层，上层为生物柴油，下层为甘油，分离甘油，得 生物柴油。
3、 根据权利要求2所述的一种用微生物为催化剂生产生物柴油的方法， 其特征在于面包酵母菌株DX213的培养条件培养基为土豆培养基，培养 时间1-3天，温度25-45。C。
4、 根据权利要求2所述的一种用微生物为催化剂生产生物柴油的方法， 其特征在于固体碱为水滑石、类水滑石、纳米碳酸钩、，八1203其中一种或 几种；负载型固体碱为负载KF、 CaF2、 ZnF2、 NaF或K2C03的水滑石、类 水滑石、纳米碳酸钙、y-A1203。
5、 根据权利要求2所述的一种用微生物为催化剂生产生物柴油的方法， 其特征在于超声波反应器的超声波辐射功率50-1000W,占空比0.4-LO, 超声频率15-40kHz,搅拌速率200-1000rpm。
6、 根据权利要求2所述的一种用微生物为催化剂生产生物柴油的方法， 其特征在于酯交换反应条件反应温度35-55°C,反应时间0. 5-3h，固定 化酵母细胞催化剂的用量为植物油重的0. 8-2%。
全文摘要
本发明公开了一种能有效将植物油催化生产生物柴油的微生物菌株，它是面包酵母(Saccharomyces cerevisiae)DX213 CCTCC NOM 207082及用该微生物制成固定化面包酵母为催化剂生产生物柴油。本发明具有如下优势1.脂肪酶细胞价格低廉，固定化工艺简单，固定化酵母细胞在酯交换甲醇体系中有一定的抗毒性，催化效果好，可重复使用。2.水滑石、类水滑石、纳米碳酸钙、γ-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>或其负载物为载体制备的固定化脂肪酶细胞，弹性好，对温度、pH值的耐受性强，机械强度高，酶活稳定，半衰期长。3.固定化脂肪酶细胞的载体水滑石、类水滑石、纳米碳酸钙、γ-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>经煅烧可重复使用。4.固定化脂肪酶细胞协同超声波催化制备生物柴油，工艺简单，条件温和，反应时间短，环境友好，无三废，甘油易分离。
文档编号C12N1/18GK101230320SQ20071003522
公开日2008年7月30日 申请日期2007年6月27日 优先权日2007年6月27日
发明者葵 夏, 廖凯波, 曾虹燕, 凤 谢, 欣 邓 申请人:湘潭大学