固定化脂肪酶在离子液体中催化合成生物柴油的研究

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本文通过响应面法对实验室保藏产脂肪酶细菌BurkholderiacepaciaGX-35的发酵产酶培养基进行优化以提高脂肪酶活力,结果得到预测酶活的回归方程:Y=16.0232-0.0457X1+0.0232X2+0.01423X3-0.0754X12-0.1337X22-0.0625X32+0.0275X1X2-0.0625X1X2-0.1025X2X3。最佳产酶的发酵培养基组成为(%,w/v):糊精1.0、牛肉膏1.2、花生油1.5、吐温-600.017、K2HPO40.1、pH6.9,水解酶活为15.98U/mL。   对GX-35所产脂肪酶的固定化条件进行了初步探索,获得了较好的结果。比较了水相吸附法、载体涂布法和有机溶剂沉淀法的固定化效果,结果发现,载体涂布法效果较理想。在对固定化载体进行选择时,比较了硅胶、硅藻土、氧化铝和阳离子交换树酯的固定化效果,发现硅胶作为固定化载体较理想。最后,确定了以硅胶为载体通过载体涂布法固定化脂肪酶的最优条件为:0.025mol/L、pH7.5磷酸缓冲液、固定化时间1.5h、固定化温度30℃、酶液与硅胶质量比为5:1。   离子液体极性可调,因此,可以设计出极性不同的离子液体,以提高合成生物柴油的底物-花生油和乙醇在反应体系中的溶解度,从而提高转酯反应的效率。为此,初步比较了固定化脂肪酶在四种离子液体中催化转酯反应的效果,并探讨了固定化脂肪酶在离子液体中催化转酯反应的条件。结果表明,在[EMIM]Br加入量为花生油质量的60%、加水量为5%、加酶量20%、乙醇和花生油物质的量之比为9:1的条件下,35℃、180r/min,反应6h,转酯率最大,达到72.26%。固定化脂肪酶在[EMIM]Br中显示出了良好的稳定性,连续使用6次催化效果没有明显下降。同时,在加[EMIM]Br的反应体系中,转酯效率要明显高于不加[EMIM]Br的对照体系。以离子液体作为催化生物柴油合成的反应介质具有广阔的应用前景。
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