專利名稱：1,3－位置專一性脂肪酶轉(zhuǎn)化含酸油脂生產(chǎn)生物柴油的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物油脂合成領(lǐng)域，特別是提出了一種1，3-位置專一性脂肪酶轉(zhuǎn)化含酸油脂生產(chǎn)生物柴油的工藝，利用1，3-位置專一性脂肪酶催化脂肪酸及含酸(脂肪酸)油脂生產(chǎn)生物柴油，在反應過程中，向反應體系中加入一定的吸水劑，生物柴油得率顯著提高。
背景技術(shù)：
油脂工業(yè)的前景之一-生物柴油是由生物油脂原料通過轉(zhuǎn)酯反應生成的長鏈脂肪酸酯類物質(zhì)，是一種新型無污染的可再生能源。生物柴油的燃燒性能可以與傳統(tǒng)的石油系柴油媲美。同時，其與傳統(tǒng)的石油系柴油相比具有原料可再生，環(huán)境友好，閃點高，十六烷值高等優(yōu)點。因而生物柴油的研究和應用已經(jīng)受到了廣泛的關(guān)注。
目前生物柴油的生產(chǎn)方法主要有化學法、生物酶法及超臨界流體法，其中由于生物酶法合成生物柴油具有反應條件溫和、無污染物排放、油脂原料中的游離脂肪酸和少量水不影響酶促反應等優(yōu)點，符合綠色化學的發(fā)展方向，因而日益受到人們的重視。
阻礙生物酶法制備生物柴油產(chǎn)業(yè)化的主要因素催化劑酶的成本與化學法所使用的酸或堿相比較高，故降低酶成本是關(guān)鍵。另外，決定生物柴油生產(chǎn)成本的另一主要因素是油脂原料成本。探討以廉價油脂為原料制備生物柴油已越來越受到人們的關(guān)注。廉價油脂原料中往往含有一部分脂肪酸。脂肪酸與短鏈醇(多用甲醇)反應同樣可以制備生物柴油，但反應過程中生成的副產(chǎn)物水會影響生物柴油的得率，導致最終油脂轉(zhuǎn)化率較低，生物柴油得率低。故如何及時有效地去除反應過程中生成的水是提高以含酸油脂為原料時生物柴油得率的關(guān)鍵。
有學者提出在反應體系中加入硅膠以除去反應產(chǎn)生的水，但是由于硅膠的微孔遠遠大于反應物甲醇的分子直徑，故在吸水的同時，不可避免的吸附一定量的甲醇。如果增加甲醇用量，不僅增加成本，又加劇了對脂肪酶的毒性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種1，3-位置專一性脂肪酶轉(zhuǎn)化含酸油脂生產(chǎn)生物柴油的工藝，拓展了1，3-位置專一性脂肪酶的應用范圍，并有效提高了生物柴油得率。
本發(fā)明利用1，3-位置專一性脂肪酶作為催化劑轉(zhuǎn)化脂肪酸或含酸油脂制備生物柴油，可以有效拓展1，3-位置專一性脂肪酶的應用范圍。另外，在反應過程中加入微孔比甲醇直徑小的3 分子篩作為吸水劑，選擇性的吸收體系中的水，不吸附甲醇，大大提高了催化效率和生物柴油的得率。
本發(fā)明在利用1，3-位置專一性脂肪酶作為催化劑轉(zhuǎn)化脂肪酸或含酸油脂與短鏈醇(甲醇、乙醇等)進行生物柴油的制備過程中，該反應可以在無溶劑體系中進行，也可以在有機介質(zhì)體系中進行，反應在35-50℃進行，向反應體系中添加5-10倍3 分子篩吸水劑(基于產(chǎn)生的水量)，可以選擇性的吸收體系中的水，不吸附甲醇。
所述1，3-位置專一性脂肪酶包括Lipozyme TL及其固定化脂肪酶。
所述油脂為生物油脂，包括游離脂肪酸，以及含有游離脂肪酸的各種植物油脂、動物油脂、微生物油脂、廢食用油、煉油腳料。
所述植物油脂為蓖麻油、菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、棉子油、米糠油、桐油、烏桕油。
所述動物油脂為魚油、豬油。
所述微生物油脂包括酵母油脂、細菌油脂、藻類油脂。
所述游離脂肪酸的碳原子數(shù)為12-22。
所述油脂的碳原子數(shù)為12-22。
所述短鏈醇為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或戊醇。
所述吸水劑為3 分子篩。
反應體系可以為無溶劑體系；也可以為有機溶劑體系，特別包括叔丁醇溶劑體系。
本發(fā)明的優(yōu)點在于利用1，3-位置專一性脂肪酶轉(zhuǎn)化游離脂肪酸及含酸油脂生產(chǎn)生物柴油，可以拓寬1，3-位置專一性脂肪酶的應用范圍。同時，在反應體系中加入3 分子篩，相同時間內(nèi)生物柴油得率提高10％以上，大大提高了生產(chǎn)效率。
具體實施例方式
實施例1將摩爾比為1∶1的乙醇和油酸(油酸5g)，3.2g 3 分子篩，裝入具塞三角瓶中混合均勻，并置于可自動控溫的往復搖床中加熱至40℃后，加入干重為油脂質(zhì)量5％的固定Lipozyme TL開始反應，經(jīng)12小時后生物柴油得率約為87％，與對照(不加分子篩，其它條件相同)相比，得率提高12％。
實施例2將摩爾比為1.5∶1的甲醇和油酸(油酸5g)、基于油脂體積30％的叔丁醇和6.4g3 分子篩，裝入具塞三角瓶中混合均勻，并置于可自動控溫的往復搖床中加熱至50℃后，加入干重為油脂質(zhì)量5％的固定化Lipozyme TL開始反應，經(jīng)12小時后生物柴油得率約為90％，與對照(不加分子篩，其它條件相同)相比，得率提高14％。
實施例3將摩爾比為4∶1的甲醇和含20％(m/m)游離脂肪酸的廢油脂(5g)、和3.2g3 分子篩，裝入具塞三角瓶中混合均勻，并置于可自動控溫的往復搖床中加熱至35℃后，加入干重為油脂質(zhì)量5％的Lipozyme TL開始反應，經(jīng)12小時后生物柴油得率為87％，與對照(不加分子篩，其它條件相同)相比，得率提高10％。
實施例4將摩爾比為4∶1的甲醇和含60％(m/m)游離脂肪酸的蓖麻油脂(5g)、和6.4g3 分子篩，裝入具塞三角瓶中混合均勻，并置于可自動控溫的往復搖床中加熱至50℃后，加入干重為油脂質(zhì)量5％的Lipozyme TL開始反應，經(jīng)12小時后生物柴油得率為90％。
實施例5將摩爾比為5∶1的戊醇和含10％(m/m)游離脂肪酸的魚油(5g)、基于油脂體積60％的叔丁醇和6.4g 3 分子篩，裝入具塞三角瓶中混合均勻，并置于可自動控溫的往復搖床中加熱至50℃后，加入干重為油脂質(zhì)量5％的固定化Lipozyme TL開始反應，經(jīng)12小時后生物柴油得率約為85％。
根據(jù)上述實施例，在利用包括Lipozyme TL在內(nèi)的l，3-位置專一性脂肪酶作為催化劑轉(zhuǎn)化脂肪酸或含酸油脂與短鏈醇(甲醇、乙醇等)進行生物柴油的制備，該反應可以在無溶劑體系中進行，也可以在有機溶劑體系中進行，反應在35-50℃進行，向反應體系中添加5-10倍3 分子篩吸水劑(基于產(chǎn)生的水量)，可以選擇性的吸收體系中的水，不吸附甲醇。短鏈醇ROH(R為具有1-5個碳原子數(shù)的烷基)作為反應酰基受體時，在適宜的溫度范圍下加入油脂質(zhì)量2％～6％的固定1，3-位置專一性脂肪酶(包括來源于Thermomyces lanuginosus的Lipozyme TL)，游離脂肪酸和含酸油脂(包括含游離脂肪酸的蓖麻油、菜籽油、棉籽油、廢食用油、大豆油、魚油、豬油、煉油下腳料、藻類油脂等)都能被高效轉(zhuǎn)化生成生物柴油。
權(quán)利要求
1.一種1，3-位置專一性脂肪酶轉(zhuǎn)化含酸油脂生產(chǎn)生物柴油工藝，其特征在于，利用1，3-位置專一性脂肪酶作為催化劑轉(zhuǎn)化脂肪酸或含酸油脂與短鏈醇進行生物柴油的制備，該反應在無溶劑體系或有機介質(zhì)體系中進行，反應溫度為35-50℃，向反應體系中添加5-10倍3 分子篩吸水劑，生物柴油得率顯著提高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述的有機介質(zhì)體系包括叔丁醇體系。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述脂肪酶為1，3-位置專一性脂肪酶，包括來源于Thermomyces lanuginosus的Lipozyme TL。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，，所述油脂包括含游離脂肪酸的蓖麻油、菜籽油、大豆油、花生油、玉米油、棉子油、米糠油、藻類油脂和麻風樹油。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，，所述短鏈醇為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或戊醇。
全文摘要
一種1，3－位置專一性脂肪酶轉(zhuǎn)化含酸油脂生產(chǎn)生物柴油的工藝，屬于生物油脂合成領(lǐng)域。利用1，3－位置專一性脂肪酶作為催化劑轉(zhuǎn)化脂肪酸或含酸油脂與短鏈醇進行生物柴油的制備，該反應在無溶劑體系或有機溶劑體系中進行，反應溫度為35－50℃，向反應體系中添加5－10倍3分子篩吸水劑，生物柴油得率顯著提高。優(yōu)點在于利用1，3－位置專一性脂肪酶轉(zhuǎn)化游離脂肪酸及含酸油脂生產(chǎn)生物柴油，可以拓寬1，3－位置專一性脂肪酶的應用范圍。同時，在反應體系中加入3分子篩，相同時間內(nèi)生物柴油得率提高10％以上，大大提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號C12P1/00GK101020836SQ20071006521
公開日2007年8月22日 申請日期2007年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月6日
發(fā)明者杜偉, 劉劍波, 劉德華 申請人:清華大學, 湖南海納百川生物工程有限公司