[发明专利]一种微生物柴油的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物能源领域，尤其涉及一种新型生物柴油——微生物柴油的制备方法，特指以微生物油脂为原料，首先分离纯化出更具价值的功能性多不饱和脂肪酸(PUFAs)，剩余脂肪酸制备微生物柴油。

背景技术

微生物油脂(Microbial oils)，亦称单细胞油脂(SCO＝Single Cell Oil)。即微生物在一定条件下，利用碳水化合物、碳氢化合物和普通油脂作为碳源，在菌体内产生大量的油脂，主要是由不饱和脂肪酸组成的甘油三酯(TAG)，在脂肪酸组成上与植物油如菜籽油、棕榈油、大豆油等相似，是以C₁₆和C₁₈为主的脂肪酸。在一定的条件下，很多微生物如细菌、霉菌、酵母菌及藻类等可在菌体内产生大量油脂，有的干菌体含油量高达60％以上。随着工业生物技术的发展，微生物油脂发酵从原材料到过程都不断取得新进展，美国国家可再生能源实验室(NREL)的报告特别指出微生物油脂发酵可能是生物柴油产业和生物经济的重要研究方向。微生物油脂发酵周期短，不受场地、季节、气候变化等的影响，一年四季都可连续生产，而且产油微生物菌种资源丰富，能利用和转化各种农林废弃木质纤维素原材料，对农业大国具有特殊的意义。

以微生物油脂为原料，甲醇为酯化剂，以氢氧化钠或氢氧化钾为催化剂，经酯交换反应制得微生物柴油，即脂肪酸甲酯。微生物柴油是生物质能的一种形式，它由可再生的微生物油脂原料经过合成而得到的长链脂肪酸甲酯，它的性质与石化柴油非常相似，微生物柴油作为液体燃料，是优质的石化柴油代用品。

发明内容

本发明提供一种微生物柴油的制备方法，以富含多不饱和脂肪酸的微生物油脂为原料，首先分离纯化出更具价值的多不饱和脂肪酸(PUFAs)，剩余脂肪酸制备微生物柴油。使其在生产微生物柴油的同时，生产出更具价值的功能性脂肪酸，以提高微生物柴油的综合经济效益，使得合成工艺更具经济竞争性。

本发明的这种微生物柴油的制备方法以高产脂微生物菌种在一定的培养条件下通过发酵培养制得富含多不饱和脂肪酸的微生物油脂，并通过下列方法制取：

微生物油脂的制取：微生物发酵培养完成后，将发酵液离心收集菌丝体，菌丝体沉淀按每克菌6mL的比例加入4mol/LHCl，振荡混匀，室温放置30min后，沸水浴3min，-20℃速冷，加入2倍体积氯仿∶甲醇(1∶1)提取液，充分振荡后，5000r/min离心5min，取氯仿层，加等体积0.1％NaCl溶液，混匀，5000r/min离心5min，取氯仿层，旋转蒸发回收氯仿，即得微生物油脂；

混合脂肪酸的制备：在微生物油脂中加入37％NaOH-乙醇溶液，置标准磨口圆底烧瓶，在80℃水浴中回流皂化2h，得皂化液，室温冷却后，加适量水使皂完全溶解，用10％HCl酸化至pH2-3，加正己烷萃取，分层，去下层水层，水洗上层至中性，加无水硫酸钠脱水，减压抽滤，旋转蒸发回收正己烷，即得混合脂肪酸；

分离、纯化多不饱和脂肪酸：可采用尿素包合法，尿素中加入95％乙醇，在磁力搅拌器上搅拌，待全部溶解后加入混合脂肪酸搅拌均匀，按照混合脂肪酸∶尿素∶乙醇＝1∶3.5∶10.5(w/w/w)混合比例热回流40min，室温冷却，于-5℃冰箱放置20h，减压抽滤，滤液加入适量正己烷，用10％HCl酸化至pH2-3，加入适量水，充分萃取，分离有机相，用正己烷多次萃取水相，合并有机相，水洗至中性，用无水硫酸钠脱水，减压抽滤，旋转蒸发回收有机溶剂，得到富集后的多不饱和脂肪酸(PUFAs)；

剩余脂肪酸制备微生物柴油：脂肪酸10-100g，加入甲醇2.0-50g，加入浓硫酸1.0-3.0wt％作催化剂，酯化反应温度控制在60-100℃，反应2-6h，减压蒸馏回收过量的甲醇，即得微生物柴油；