酶法制備脂肪酸甲酯的研究.pdf

1、脂肪酸甲酯是重要的化工中間體，具有廣泛的應用領域，如可用來合成多種表面活性劑；用作洗滌劑以及其他許多化學制品的原料；用作高級潤滑油的添加劑、機械加工的切削油、冷卻液等。目前，脂肪酸甲酯最主要的作用就是作為生物柴油進行開發(fā)，將脂肪酸或脂肪轉化為脂肪酸甲酯用作生物柴油可為潲水油等提供有效利用途徑，因而更具有重要的食品安全意義。脂肪酸甲酯一般通過動植物油脂和甲醇的酯交換反應獲得，根據(jù)催化劑性質(zhì)，可將脂肪酸甲酯的制備方法分為酸催化法、堿催化法和

2、酶催化法等。酶催化具有能耗低、產(chǎn)品回收簡單、無污染等優(yōu)點，是最具潛力的制備方法之一。本文從降低生產(chǎn)成本、提高反應效率著手，以菜籽油為原料，以凱泰脂肪酶為催化劑，研究了脂肪酸甲酯的酶法制備工藝，研究內(nèi)容及結論如下：
　　 對游離酶催化酯交換反應的條件進行了研究。首先探討了反應體系和甲醇添加方式，確定了反應體系為乳化體系，甲醇分三次加入反應體系中。其次以甲酯得率為指標，通過單因素實驗研究了水分含量、醇油摩爾比、反應溫度、反應時間、酶

3、用量等因素對酯交換反應的影響，并在單因素實驗的基礎上選擇了水分含量、反應溫度和醇油摩爾比等影響較顯著的三個因素，采用響應面實驗設計和分析方法，進一步對酶催化酯交換反應條件進行了優(yōu)化。結果表明，游離酶催化酯交換反應的最適條件為：反應時間16h、酶用量400IU/g，水分含量21.5％、反應溫度41℃、醇油摩爾比4.75:1，在此工藝條件下，甲酯得率為84.02％。
　　 研究了凱泰脂肪酶的固定化。以酶的活力回收率為指標，首先對大孔

4、樹脂D101、大孔樹脂AB-8、大孔樹脂X-5、硅藻土、殼聚糖、海藻酸鈉等固定化載體材料進行了篩選，結果表明，海藻酸鈉是最合適的固定化載體。然后通過單因素實驗和正交實驗，對海藻酸鈉固定化脂肪酶的條件進行了優(yōu)化，結果表明，海藻酸鈉固定化脂肪酶的最佳工藝條件為：海藻酸鈉濃度為1.00％，CaCl2濃度為12％，脂肪酶用量為200IU/g，注射器針頭外徑0.51mm。此條件下固定化脂肪酶時，酶活力回收率為74.36％。
　　 在乳化反

5、應體系中，對固定化脂肪酶催化菜籽油與甲醇的酯交換反應條件進行了優(yōu)化。利用響應面設計和分析方法對酯交換反應條件進行優(yōu)化的結果表明，固定化酶催化酯交換反應的最佳工藝條件為：水分含量34％、反應溫度44℃、醇油摩爾比7.6:1、反應時間20h、固定化酶用量400IU/g。在此工藝條件下甲酯得率達到84.89％。固定化酶連續(xù)使用5次之后，甲酯得率仍能達到68.35％。GC-MS對所得樣品的分析結果表明，脂肪酸甲酯主要有棕櫚酸甲酯、硬脂酸甲酯、亞

6、油酸甲酯、油酸甲酯、芥酸甲酯，其中油酸甲酯含量最高。
　　 通過堿煉工藝對所得脂肪酸甲酯粗品進行初步提純?？疾炝思訅A量和堿煉的初始溫度兩個因素對產(chǎn)品酸價的影響。結果表明當加堿量為0.070g/g油、初始溫度60℃的條件下，產(chǎn)品酸價為0.45mgKOH/g油，達到了生物柴油.標準對酸價的規(guī)定。
　　 比較游離脂肪酶與固定化脂肪酶催化酯交換反應，固定化酶對甲醇具有更好的耐受性；在酶活性相當?shù)臈l件下，固定化酶能達到與游離酶相同