【摘 要】
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微藻具有生长速度快、产油量高、不占耕地等优势,成为生产生物柴油的优良原料。目前生物柴油主要通过酸碱催化法来生产,催化剂难以回收且污染环境等问题得不到好的解决。而且利用微藻原料生产生物柴油的过程中能量输入大,经济性较差。因此,本论文选取固定化脂肪酶为催化剂,优化原位酯交换反应生产微藻生物柴油的工艺条件,减少能量输入,通过油脂萃取与油脂转酯化相互反馈调节,为生物催化剂催化法制备生物柴油工艺参数的优化提
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微藻具有生长速度快、产油量高、不占耕地等优势,成为生产生物柴油的优良原料。目前生物柴油主要通过酸碱催化法来生产,催化剂难以回收且污染环境等问题得不到好的解决。而且利用微藻原料生产生物柴油的过程中能量输入大,经济性较差。因此,本论文选取固定化脂肪酶为催化剂,优化原位酯交换反应生产微藻生物柴油的工艺条件,减少能量输入,通过油脂萃取与油脂转酯化相互反馈调节,为生物催化剂催化法制备生物柴油工艺参数的优化提供相关参考,同时为提高微藻生物柴油产业化经济性以及环保性奠定相关基础。以细胞壁缺陷型莱茵衣藻CC-503为微藻原料,首先筛选提高微藻产量及油脂含量的培养条件。对比考察了四种提高微藻油脂含量的方法,与添加活性氧诱生剂相比,缺氮培养可以有效地提高莱茵衣藻CC-503的油脂含量,但微藻生物量有所降低,优化后的富油微藻生产条件为:前期正常培养提高微藻生物量,后期缺氮培养提高微藻油脂含量。为微藻生物柴油生产提供优质原料。其次,以主要成分为中性油脂的花生油为模型,考察固定化脂肪酶转酯化的特性。以固定化洋葱假单胞菌脂肪酶为生物催化剂,通过正交实验设计研究发现,在不添加或添加正己烷时得到的最佳工艺条件不同:不添加正己烷时的最佳工艺条件为反应时间48h,醇油比3:1,酶含量450 mg,反应温度35℃,水用量0.24 m L,在此条件下,总脂肪酸甲脂的产率为90.58%;添加正己烷的最佳工艺条件为反应时间48 h,醇油比5:1,水用量0.30 m L,正己烷/油（m/m）=1:4,在此条件下,总脂肪酸甲脂的产率为60%。为后续微藻油萃取与脂肪酶催化转化组合工艺参数设计奠定基础。最后,通过微藻油脂萃取与油脂转化相互反馈验证,探索微藻油原位酯交换反应生产生物柴油的最适工艺条件。通过萃取溶剂筛选,提取组分转化特性研究,单因素实验研究以及响应面分析,研究优化了微藻油原位萃取酯交换组合工艺的最佳反应条件,同时考察了固定化脂肪酶的反应稳定性。确定了既适合微藻油脂提取又能高效转化生产生物柴油的最适溶剂为正己烷/甲醇（v/v）=2:1,获得了微藻油脂转化生产生物柴油的最佳条件:正己烷/甲醇（v/v）=2:1,反应时间36 h,酶含量360 mg,反应温度41℃,水用量1 m L。最佳反应条件下,总脂肪酸甲脂的产率可以达到100%,在此条件下,固定化洋葱假单胞菌脂肪酶可以高效重复使用7次。研究结果为以微藻为原料油脂原位萃取酶催化酯交换生产生物柴油工艺的开发及应用奠定了相关基础。
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