脂肪酶催化制备生物柴油的研究进展.PDFVIP

中国生物工程杂志　ＣｈｉｎａＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８，２８（１０）：１３６～１４０ 脂肪酶催化制备生物柴油的研究进展  李宇扬　孙佩慧　胡基埂 　郑建永 （１浙江工业大学生物与环境工程学院　杭州　３１００１４） 摘要　生物柴油作为一种可再生的清洁能源，以其良好的环境效应受到越来越多的关注。酶法 生产生物柴油具有化学催化法不可比拟的优越性，是工业化生产的发展方向。综述了利用固定 化脂肪酶、游离酶、全细胞生物催化剂制备生物柴油的研究与应用进展，并探讨了我国生物柴油 产业化发展的困境和对策。 关键词　生物柴油　替代燃料　脂肪酶　酯交换反应 中图分类号　ＴＱ２２５．４ 　　不可再生的化石资源面临资源和环境的压力，迫 方法，主要包括化学法和生物酶法。化学法生产工艺 使人们寻找新型可再生资源。早在 １８９５年 Ｒｕｄｏｌｆ就 较成熟，是目前制备生物柴油最常用的方法。但化学 开始研究植物油替代柴油作燃料。我国著名学者闵恩 法生产存在能耗大、污染严重、副产物甘油分离困难、 泽院士在《绿色化学与化工》一书中首先明确提出发展 产品后处理复杂、去除催化剂难度大、对原料要求高等 ［１］ 清洁燃料生物柴油的课题 。生物柴油是由动植物油 问题。酶法生产生物柴油是利用脂肪酶的催化作用， 脂与醇经酯交换反应而得的脂肪酸单烷基酯，最典型 实现油脂与短链醇的酯交换反应。酶法对原料要求 的生物柴油是脂肪酸甲酯。生物柴油具有无毒、能生 低，游离脂肪酸完全可以被脂肪酶直接酯化，副产物甘 物降解、不含芳香烃且含硫量很低、可以以任意比例与 油分离简单，降低了生产工艺要求和生产成本，是生物 石油柴油混兑的特点，同时这些长链脂肪酸单烷基酯 柴油工业化生产的发展方向。目前，用于催化合成生 还可用作制造大宗化学产品和可生物降解精细化工产 ［２］ 物柴油的微生物脂肪酶主要有Ｎｏｖｏｚｙｍ４３５脂肪酶 ， 品的原料。２００４年我国石油净进口量为１．４３６亿吨， 南极假丝酵母Ｃａｎｄｉｄａａｎｔａｒｃｔｉｃａ脂肪酶［３～６］，固定化假 预计２０２０年将达到２．３～２．７亿吨，石油的对外依存度 ［７］ 丝酵母Ｃａｎｄｉｄａｓｐ．９９１２５脂肪酶 ，米根霉Ｒｈｉｚｏｐｕｓ 将超过５０％，开发生物柴油有利于减小大量进口对我 ［８，９］ ｏｒｙｚａｅ脂肪酶 ，洋葱假单胞菌 Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｃｅｐａｃｉａ 国的能源安全造成的威胁；同时对实现经济可持续发 ［１０］ 脂肪酶 ，其催化而得脂肪酸甲酯得率一般在７０％～ 展，推进能源替代，减轻环境压力等都具有深远的经济 １００％之间。 与社会效益。生物柴油已成为国内外新能源研制和开 １．１　游离酶法 发的热点，发展生物柴油将是我国起步生物质经济时 　　游离脂肪酶通过催化双相（Ｏ／Ｗ）体系界面的转 代的开始。目前，制造生物柴油的途径主要有化学法、 酯／酯化反应而制备生物柴油。基于油水界面活化效 生物酶