响应面法优化酶促脂肪酸甲酯化工艺条件.doc

响应面法优化酶促脂肪酸甲酯化工艺条件

第27卷增刊2农业工程学报Vol.27Supp.2

2011年12月TransactionsoftheCSAEDec.2011125

响应面法优化酶促脂肪酸甲酯化工艺条件

※张豪,乙引,洪鲲,万晴姣,牛晓娟

(贵州师范大学生命科学学院，贵阳550001)

摘要:为了获得菜籽油脂肪酸酶促甲酯化合成生物柴油的最佳反应条件，首先采用Plackett-Burman法对影响酯化率的5个因素进行筛选，发现酶质量分数、反应温度、摇床转速和反应时间4个因素显著影响酯化率。基于该4因素的最陡爬坡试验、Box-Behnken设计及响应面分析结果表明:反应温度是影响酯化率的最显著因子，反应时间的作用效果相对较弱，反应温度和摇床转速具有明显的互作效应。在优化条件下，醇/脂肪酸摩尔比1.25?1、酶质量分数11.5g/kg脂肪酸、反应温度42.2?、摇床转速199r/min，反应6h后，酯化率可达95.67%，与响应面拟和方程的预测值(96.52%)吻合良好。关键词:脂肪酶,酯化,脂肪酸,诺维信435脂肪酶,响应面法

doi:10.3969/j.issn.1002-6819.2011.z2.025

中图分类号:Q814.9,TQ645,TK6文献标志码:A文章编号:1002-6819(2011)-Supp.2-0125-06

张豪，乙引，洪鲲，等.响应面法优化酶促脂肪酸甲酯化工艺条件[J].农业工程学报，2011，27(增刊2):125

,130.

ZhangHao,YiYin,HongKun,etal.Optimizationoflipase-catalyzedmethylesterificationoffattyacidsbyresponsesurfacemethod[J].TransactionsoftheCSAE,2011,27(Supp.2):125,130.(inChinesewithEnglishabstract)

[18]水量等)并无严格要求，因此，如何有效利用高酸值0引言废油脂通过酶法合成生物柴油具有重要的现实意义。本生物柴油即长链脂肪酸单酰酯，主要以甘油三酯或研究以菜籽油脂肪酸和甲醇为原料、固相化脂酶脂肪酸为原料，与极性较好的低碳醇通过转酯或酯化反Novozym435为催化剂，采用响应面法对菜籽油脂肪酸的应来生产，与传统的石化柴油有相近的燃烧特性，环保，甲酯化反应条件进行了优化，为进一步利用高酸值废油可降解，是清洁的可再生能源，可作为石油产品的替代[1-3]酶法合成生物柴油提供基础数据。品和战略石油资源储备。目前，生物柴油的工业化生

产方法主要是化学酸碱催化法，但普遍存在的问题是工1材料与方法艺复杂、成本高、污染严重。而生物酶法催化的生物柴1.1材料油生产工艺具有反应条件温和、无污染、产物易回收等固相化脂酶(Novozym435)购自诺维信广州明远工[4-6]优点，日益受到人们的重视。贸有限公司;菜籽油脂肪酸(实验室自制);KOH、甲目前，有关酶法催化合成生物柴油的研究主要集中醇和乙醇均为市售分析纯。[5,7-10]在三酰甘油(多为食用油)与短链醇的转酯反应上，1.2试验设计对于脂肪酶催化脂肪酸与短链醇的酯化反应则鲜有报1.2.1Plackett-Burman试验设计道。中国每年产生数百万吨含有大量游离脂肪酸的高酸[11]采用Plackett-Burman两水平法对影响菜籽油脂肪酸值废油如各种皂脚酸化油和酸败严重的餐饮废油，这

些高酸值废油不适宜做食用油，也不适合作为传统碱催酯化的5种因素(另设3个虚构因素估计误差)进行考化酯交换合成生物柴油的直接原料，因为油脂中大量的察，筛选影响菜籽油酯化率的主效因素，试验因素水平[12-13]游离脂肪酸和碱会形成皂，使得产率降低，因此，及编码见表1。通常需要对这类低成本原料进行降酸预处理后才适于碱表1Plackett-Burman试验因素水平及编码[14-17]催化合成生物柴油，这又加大了工艺的复杂性及生

产成本。相反，脂肪酶对原料油脂的品质(如酸值、含Table1FactorsandlevelsofPlackett-Burmanexperimentdesign

水平因素-1+1-157.5酶质量分数(x)/(g?kg)1收稿日期:2010-11-15修订日期:2011-07-07反应温度(x)/?