[发明专利]利用地沟油生物法制备法尼烯的方法

说明书

本发明公开了利用地沟油生物法制备法尼烯的方法，该方法过程包括：(1)地沟油与烷基醇在脂肪酶催化作用下发生酶法酯交换反应生成粗甘油和脂肪酸烷基酯，粗甘油浓度95％(w/w)左右，脂肪酸烷基酯的产率达到96％；(2)制备以粗甘油为底物发酵制备法尼烯的大肠杆菌宿主菌种子液；(3)在含有上述所述粗甘油的液态发酵液中，接种大肠杆菌宿主菌种子液，发酵培养获得法尼烯，浓度达到5.2g/L。本发明所述的方法绿色环保、反应条件温和、产率高、选择性好、能耗低，实现了地沟油资源的高效利用。

技术领域

本发明属于生物化工领域，具体地，涉及一种利用地沟油生物法制备法尼烯的方法。

背景技术

我国地沟油(各类劣质油的通称)资源丰富，据估算，地沟油的量约占食用油总消费量的20％～30％，以我国年均消费食用油2100万吨计，则每年产生地沟油400～800万吨，易于收集作为资源利用的地沟油有400万吨左右。因含有毒素，若食用会破坏白血球和消化道黏膜，容易引起食物中毒，甚至致癌；因富含营养物质，若流向江河会造成水体营养化。地沟油若能被有效分离和收集，通过地沟油的资源化利用，不仅可以生产出可生物降解、环境友好、成本低廉的化工产品，同时也可解决对环境的危害问题。目前地沟油已在破乳剂、乳化剂、日用洗涤用品、有机肥料、涂料及润滑脂等多个领域实现资源化利用，但地沟油有效利用率仅为30％。因此，合理利用地沟油转化具有高附加值的多样化产品是提高其有效利用率和解决环境危害问题的重要途径。

地沟油主要成分为甘油三酯，故利用地沟油与烷基醇进行酯交换反应来制备粗甘油和副产物脂肪酸烷基酯的方法是实现地沟油高效利用的有效途径之一。酯交换反应主要为化学法和生物酶法。化学法有能耗大、要求设备耐腐蚀、对原料油质量要求高、烷基醇用量大、产品提纯困难和产生污染物等诸多弊端，与使用酸性、碱性催化剂的化学法相比，利用脂肪酶催化酯交换反应的生物法有很多优势和很大的应用潜力，具体优势为反应条件温和、效率高、选择性好、能耗低、烷基醇消耗量低、产品易分离、对环境无污染等好处。

副产物脂肪酸烷基酯是生产可生物降解且具有高附加值精细化工产品的重要原料，在能源、化工中间体、表面活性剂等方面都有广泛的用途。其中，脂肪酸烷基酯可作为无毒无污染的化工中间体被广泛使用，经过一些简单的化学反应，如皂化、磺化、环氧化、加氢还原等方式得到各类高附加值的化工产品，主要应用在表面活性剂和塑料制品行业，具有无毒、可再生、成本低、可降解等明显优势，具有可观的社会经济效益和可持续发展的战略意义。

然而，粗甘油的大规模化生产，导致了供大于求，远大于市场需求，从而引起了粗甘油的市场价格不断下降，进而造成了大量的粗甘油无法被有效利用，甚至被当做废弃物排放，易于引起环境污染。针对于此，本发明提供了一种利用地沟油生物法制备法尼烯的方法，包括利用脂肪酶催化地沟油与烷基醇发生酶法酯交换反应生成粗甘油和副产物脂肪酸烷基酯，也包括微生物发酵利用粗甘油生产高附加值产品法尼烯。其中，法尼烯是一种天然的倍半萜化合物，可应用于食品、化妆品和医药等领域。比如，法尼烯可用于制备茄呢醇、辅酶Q10和维生素K2等高附加值产品，也可用于表面活性剂、乳化剂、稳定剂等食品添加剂。另外，法尼烯还可以通过聚合生成高分子聚合物，可用于橡胶和轮胎的制备，性能优势明显。因此，本发明可高效利用地沟油，减少环境污染，提高经济效益，是一种变废为宝、潜在应用价值巨大的甘油增值途径。

发明内容

本发明的目的在于开发一种利用地沟油生物法制备法尼烯的方法(图1)。

一种利用地沟油生物法制备法尼烯的方法；包括如下步骤：

1)利用地沟油酶法制备粗甘油和副产物脂肪酸烷基酯；

2)制备大肠杆菌宿主菌种子液；

3)以粗甘油为底物接种大肠杆菌宿主菌种子液发酵制备法尼烯。