一种固定化复合脂肪酶及其在生物柴油制备中的应用的制作方法

本发明涉及生物化工，具体涉及一种固定化复合脂肪酶及其在生物柴油制备中的应用。

背景技术：

1、生物柴油是一种由动植物油脂、微生物油脂以及废弃油脂制成的一种可再生清洁能源，理化性质接近传统石化柴油，并且氧含量高，燃烧更加充分；硫含量低，减少二氧化硫及硫化物排放；润滑性能较好，增加发动机寿命；闪点高，安全性、稳定性较好，因此，大力发展生物柴油对于优化我国能源结构，推进能源替代，减轻环境压力，保障我国能源需求和经济发展具有重要战略意义。

2、目前，国内生物柴油通常选用废弃餐厨费油为原料，采取酸碱两步法进行生物柴油的生产，即先通过硫酸等强酸催化剂催化酯化反应将脂肪酸转化成脂肪酸甲酯，后通过氢氧化钾等强碱性催化剂催化醇解酯交换反应，转化剩余的甘油酯组分。

3、近年来，生物酶法催化制备生物柴油也逐渐成为主流方法之一，与酸碱两步法相比，生物酶法以脂肪酶为催化剂，催化反应醇消耗量小，产品回收过程简单，能耗低，得率高，无污染排放，适应范围广。但是酶法工艺催化反应结束后，终产物酸价并不符合生物柴油产品酸价要求指标，厂家往往在酶法步骤结束后，再次采用化学法或固定化酶法进行二次甲酯化，虽然大大降低了硫酸等化学催化剂的用量，但是增加了工艺步骤繁琐性，增加了生产成本，依旧存在化学品排放污染，能耗损耗的问题。因此迫切需要开发一种简单、便捷、环保以及廉价的生物柴油生产方法。

技术实现思路

1、为了解决现有技术问题，本发明根据各种脂肪酶的催化特性，提供了一种固定化复合脂肪酶，并提供了其在生物柴油制备的应用。该固定化复合脂肪酶能达到降低酸价、简化工艺的目的，并能实现酶的重复使用，可应用于生物柴油的规模化生产中。

2、本发明一方面提供了一种固定化复合脂肪酶，是通过将疏绵状嗜热丝抱菌脂肪酶、南极假丝酵母b脂肪酶，皱褶假丝酵母脂肪酶以硅藻土为载体进行吸附固定化和包埋固定化制备得到的。

3、所述固定化复合脂肪酶中疏绵状嗜热丝抱菌脂肪酶、南极假丝酵母b脂肪酶，皱褶假丝酵母脂肪酶的重量比分别为0.5-3：0.5-3：0.2-1。

4、本发明一方面提供了所述固定化复合脂肪酶的制备方法，包括以下步骤：

5、(1)复合脂肪酶的吸附固定化：

6、将疏绵状嗜热丝抱菌脂肪酶、南极假丝酵母b脂肪酶，皱褶假丝酵母脂肪酶以硅藻土为载体进行吸附固定化，吸附固定化条件为恒温摇床20-35℃，100-200r/min，时间4-8h；

7、(2)复合脂肪酶的包埋固定化

8、吸附固定化结束后，向反应体系中加入包埋固定化载体浓度为25g/l海藻酸钠，充分混合均匀，静置；用注射器滴加到0.04-0.06mol/l氯化钙溶液中，20-35℃条件下固化30-60min；过滤，得到固化后的小球状凝胶；15-25℃条件下干燥后，得到最终的固定化复合脂肪酶。

9、本发明一方面提供了所述固定化复合脂肪酶在生物柴油合成中的应用。

10、本发明还提供了一种制备生物柴油的方法，是采用所述固定化复合脂肪酶催化油脂原料和短链醇制备生物柴油。

11、所述制备生物柴油的方法，包括如下步骤：

12、将油脂原料加入到反应器中，再加入缚水剂和固定化复合脂肪酶，设置温度35-45℃，调节ph为4.5-8，开启搅拌，短链醇通过恒流泵流加进入反应器；反应结束后，静置或离心分离，将下层甘油水相进行精馏回收甲醇和甘油，上层油相进行精制后，即可得到生物柴油。

13、其中，优选的，所述油脂原料为餐厨废油、酸化油、藻油或食用动植物油脂中的任意一种或多种。

14、其中，优选的，所述缚水剂为碳二亚胺；更优选的，所述缚水剂为二环己基碳化二亚胺(dcc)或二异丙基碳二亚胺(dic)，所述缚水剂添加量为1-5‰。

15、所述固定化复合脂肪酶的添加量为油脂重量的0.01-1‰。

16、其中，优选的，所述的催化反应采用搅拌式或泵循环式混合；

17、其中，优选的，所述短链醇为甲醇或乙醇，添加量为油脂重量的18-20％，添加方式为持续均速流加。

18、与现有技术相比，本法明具有以下有益效果：

19、采用本发明的固定化复合脂肪酶生产生物柴油，只需进行一步催化反应即可制备得到脂肪酸甲酯含量达92％以上，酸价降至0.5-1mgkoh/g的生物柴油产品，不需要进行二次化学催化或固定化脂肪酶催化降酸价反应，减少了工艺操作步骤，缩短了反应时间，脂肪酶可重复利用，降低了生产成本，减轻了企业环保压力，具有很好的经济效益。

技术特征：

1.一种固定化复合脂肪酶，其特征在于，所述固定化复合脂肪酶是通过将疏绵状嗜热丝抱菌脂肪酶、南极假丝酵母b脂肪酶，皱褶假丝酵母脂肪酶以硅藻土为载体进行吸附固定化和以海藻酸钠为载体进行包埋固定化制备得到的。

2.如权利要求1所述的固定化复合脂肪酶，其特征在于，所述固定化复合脂肪酶中疏绵状嗜热丝抱菌脂肪酶、南极假丝酵母b脂肪酶，皱褶假丝酵母脂肪酶的重量比分别为0.5-3：0.5-3：0.2-1。

3.如权利要求2所述的固定化复合脂肪酶，其特征在于，所述固定化复合脂肪酶的制备方法，包括以下步骤：

4.权利要求1-3任一所述固定化复合脂肪酶在生物柴油合成中的应用。

5.一种制备生物柴油的方法，其特征在于，所述方法是采用权利要求1-3任一所述固定化复合脂肪酶催化油脂原料和短链醇制备生物柴油。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述油脂原料为餐厨废油、酸化油、藻油或食用动植物油脂中的任意一种或多种。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述缚水剂为二环己基碳化二亚胺或二异丙基碳二亚胺，添加量为油脂重量的1-5‰。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述固定化复合脂肪酶的添加量为油脂重量的0.01-1‰。

10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述短链醇为甲醇或乙醇，添加量为油脂重量的18-20%，添加方式为持续均速流加。

技术总结
本发明涉及生物化工技术领域，具体涉及一种固定化复合脂肪酶及其在生物柴油制备领域的应用。所述固定化复合脂肪酶是通过将疏绵状嗜热丝抱菌脂肪酶、南极假丝酵母B脂肪酶，皱褶假丝酵母脂肪酶以硅藻土为载体进行吸附固定化和包埋固定化制备得到的。采用本发明复合脂肪酶制备生物柴油，只进行一步催化反应即可制备得到脂肪酸甲酯含量达90%以上，酸价降至0.5‑1 mgKOH/g的生物柴油产品，不需要进行二次化学催化或固定化脂肪酶催化降酸价反应，减少了工艺操作步骤，缩短了反应时间，降低了生产成本，减轻了企业环保压力，具有很好的经济效益。

技术研发人员：单凯,唐波,刘晓慧,孙海燕,王心荷
受保护的技术使用者：无锡蔚蓝生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17