[发明专利]一种利用解脂亚罗酵母菌脂肪酶分两步催化油脂合成生物柴油的方法与所得到的柴油

说明书

【技术领域】

本发明属于生物化工技术领域。更具体地，本发明涉及一种使用生物 酶催化油脂合成生物柴油的方法与所得到的柴油。

【背景技术】

生物柴油的燃烧性能可以与石化柴油相媲美，是一种新型无污染的可 再生能源，其研究和应用受到了广泛的关注。

目前生产生物柴油的方法主要是化学法，化学法使用高温高压、反应 能耗高、副反应多、原料要求严格。研究使用生物酶法合成生物柴油的绿 色化工方法正在成为生物柴油行业的热点。酶法合成生物柴油普遍具有反 应条件温和、副反应少、反应中无污染物排放等许多优点

CN1557913A公开了一种在有机介质反应体系中利用脂肪酶转化油脂 生产生物柴油的新方法，该方法是以短链醇ROH作为反应酰基受体，使用 一些对酶活性没有负面影响的相对亲水的有机溶剂作为反应介质，所述的 溶剂例如是叔丁醇、1，4-二氧六环等，这种有机溶剂的加入量是油脂体积的 20％-200％，利用生物酶催化油脂原料进行转酯反应，合成生物柴油。

CN1456674A公开了一种利用其自制固定化脂肪酶在有机相中催化脂 肪酸和醇的酯化反应。该方法中所用的有机溶剂为沸程40-150℃的石油馏 出物。

酶催化合成生物柴油中使用的固定化脂肪酶大都采用NOVO435。北京 化工大学谭天伟等发明了我国自主知识产权的脂肪酶及其固定化方法。他 利用纺织物为载体制成固定脂肪酶，并且利用该固定化酶生产生物柴油的 中试装置已通过专家鉴定。

上述酶法合成生物柴油方法将甲醇与油脂等摩尔比混和后，使用固定 化脂肪酶催化转酯反应得到粗生物柴油。此反应体系中产生甘油、水和脂 肪酸甲酯。甘油会黏附在固定化酶颗粒上，减少了酶与底物油脂的接触机 会，降低了反应速率，并且该体系中使用甲醇浓度也对固定脂肪酶产生不 可逆的毒害。酶催化生物柴油合成反应由于甘油屏蔽与甲醇毒害两方面原 因，使得该酯交换反应转化率低

清华大学刘德华等的研究结果表明，叔丁醇亲水性强于正己烷 (CN1884440“以叔丁醇作为新型有机介质反应体系可以促进甲醇等短链 醇在油脂中溶解，有效降低短链醇对微生物细胞反应活性的负面影响”)， 能加大甘油和水的溶解性能。因此使用叔丁醇作溶剂，可以减少甘油对酶 的屏蔽作用。为了减少甲醇对固定化脂肪酶的毒害，刘德华等采用对脂肪 酶无毒害作用的甲酸甲酯替代甲醇，利用甲酸甲酯和油脂发生酯交换反应， 增强酶的稳定性，延长酶的寿命。而且该酯交换反应不产生甘油，不会在 固定化酶表面产生甘油屏蔽。

虽然专利CN1884440解决了甘油对固定化脂肪酶的空间屏蔽问题，但 和已有的生物酶催化的转酯反应体系相似，均使用有机溶剂做为底物或产 物的溶解介质。有机溶剂良好的溶解性能增加醇与动植物油脂的混合度， 利于反应底物在固定化脂肪酶表面发生界面反应，催化合成脂肪酸酯。然 而，反应体系中使用的有机溶剂沸程很低(如石油醚、叔丁醇，沸程介于 40-90℃)，易燃易爆，增加了工业化生产的危险性，增加设备的投入强度， 同时由于使用大量溶剂，其生产效率受到影响。

本发明提供解脂亚罗酵母菌CGMCC No.2707的粗脂肪酶酶液与固定 化脂肪酶的制备方法，解决了反应过程中的关键问题即反应的催化剂脂肪 酶的生产。并提供了利用上述脂肪酶分两步催化油脂合成生物柴油的方法。 第一步：利用粗脂肪酶酶液将油脂水解成脂肪酸，此过程中产生甘油水溶 液，与脂肪酸易分离。第二步：利用第一步得到的粗脂肪酸与等摩尔的甲 醇或乙醇反应，使用固定化脂肪酶作催化剂，得到粗脂肪酸甲酯(粗生物 柴油)，粗甲酯经蒸馏后即得生物柴油。第二步反应为酶催化脂肪酸和醇的 酯化反应，反应过程中不产生甘油，不存在甘油对固定化酶的屏蔽作用， 相对提高了酶的使用寿命，简化了产物分离；同时脂肪酸可以与醇以任意 比例混溶，不需要使用有机溶剂助溶，提高了生产效率，极大的增加了安 全性，降低了设备投入与生产成本。

【发明内容】

[要解决的技术问题]

本发明的一个目的是利用解脂亚罗酵母菌(Yarrowia lipolytica)CGMCC No.2707脂肪酶的两步合成生物柴油的方法。

本发明的另一个目的是常用所述方法得到的柴油。

[技术方案]