[發明專利]一種生物柴油生產用催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201510843109.6
• 申請日: 2015-11-27
• 公開（公告）號: CN106811456B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 吳敏;李偉杰;曾平川;周宇騁;楊黛;張仲琨
• 申請（專利權）人: 南京威安新材料科技有限公司
• 主分類號: C12N11/14
• 分類號: C12N11/14;C12N9/20
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 顧進

本發明公開了一種生物柴油生產用催化劑的制備方法，包括如下步驟：1）將正常生長成熟后的植物絲瓜果實，經過自然風干或烘干后，切割成1～5cm長的圓柱狀體，除去表皮以及孔隙內部的絲瓜種子，得到圓柱狀體絲瓜絡；2）將圓柱狀體絲瓜絡置于脂肪酶溶液中，在20?50℃下浸泡8?24小時，同時加入活化劑溶液，所述的活化劑為N,N?二環己基碳二亞胺、N?羥基丁二酰亞胺與丁炔二酸二甲酯混合物，三者的物質的量比為1:0.5~2:0.05?0.2；3）將上述載有脂肪酶的絲瓜絡干燥后即得，該制備方法是使用絲瓜絡為載體，通過物理吸附和共價耦合實現脂肪酶的固定化。

技術領域

本發明屬于本發明涉及一種生物柴油生產用催化劑的制備方法。

背景技術

目前生物柴油全部是用化學法生產，即用動物、植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在堿性催化劑下，在高溫下，轉酯化生成甲酯或乙酯。化學法合成生物柴油有以下缺點：工藝復雜，醇必須過量，后續必須有相應的醇回收裝置；能耗高，色澤深，由于脂肪中不飽和脂肪酸在高溫下容易變質，酯化產物難于回收，成本高；生成過程有廢堿液排放。

為解決上述問題，人們開始研究用生物酶法合成生物柴油，即動植物油脂和低碳醇通過脂肪酶進行轉酯化反應，制備相應的脂肪酸甲酯及乙酯。相對于化學法，酶法合成生物柴油具有條件溫和、醇用量小，無污染物排放等優點，其中，酶及酶固定化成本較高成為酶法生產生物柴油仍不能工業化的重要原因。

脂肪酶通常是被固定于不溶性的固體載體上，這有利于提高脂肪酶的熱穩定性、使用穩定性、結構穩定性，從而降低其使用成本。 另一方面，固定化載體也是影響固定化脂肪酶性能的一個重要的因素。目前報道較多的固定化載體為膜狀物，如靜電紡絲膜、中空纖維膜等，還有不少微觀結構規整的納米多孔材料，如 二氧化硅、碳酸鈣、碳納米管、氧化鋁等， 但這類無機材料本身 、生物相容性較差，固定化的過程易引起蛋白構象的改變，在對其的修飾改性中又容易帶入新的影響脂肪酶構象的因素，因此還需進一步改善。

發明內容

本發明提供了一種生物柴油生產用催化劑的制備方法，該制備方法是使用絲瓜絡為載體，通過物理吸附和共價耦合實現脂肪酶的固定化。

為了解決上述問題，本發明采用的技術方案是這樣的，一種生物柴油生產用催化劑的制備方法，包括如下步驟：

1）將正常生長成熟后的植物絲瓜果實，經過自然風干或烘干后，切割成1～5cm長的圓柱狀體，除去表皮以及孔隙內部的絲瓜種子，得到圓柱狀體絲瓜絡；

2）將圓柱狀體絲瓜絡置于脂肪酶溶液中，在20-50 ℃下浸泡8-24小時，同時加入步驟2）的活化劑溶液，所述的活化劑為N,N-二環己基碳二亞胺、N-羥基丁二酰亞胺與丁炔二酸二甲酯混合物，三者的物質的量比為1:0.5~2:0.05-0.2；

3）將上述載有脂肪酶的絲瓜絡干燥后即得。

經文獻研究以及發明人通過掃描電鏡以及紅外光譜等分析等測試手段的多方面因素的論證，發現：處理后的絲瓜絡表面粗糙，有孔狀結構，表面富含羧基、羥基等活性基團， 因這些性質的存在，使其可作為固定化脂肪酶的天然載體，因而，本發明在通過利用物理吸附將脂肪酶固定于絲瓜絡孔狀結構內外，同時還通過活性劑的加入，促使脂肪酶的羧基與絲瓜絡表面的羧基、羥基共價耦合實現脂肪酶的固定化。

其中，所述的活化劑溶液是將活化劑與溶劑二甲亞砜混合而成，其中，活化劑的體積濃度為5-10%，活化劑溶液的加入體積與絲瓜絡質量比為1:10-100 ml/g 。

優選地，脂肪酶溶液的濃度為1-10mg/mL。

有益效果：

1. 絲瓜絡在固定化過程中能穩定脂肪酶的活性結構，另外由于絲瓜絡的疏水性，能夠避免水在載體表面過多的積累，從而為脂肪酶提供一個良好的微環境使固定化脂肪酶保持高活性。