[發明專利]采用兩步酶法催化濕小球藻制備生物柴油的方法

在審

• 申請號: 201811434795.1
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109337940A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 陳峰;何勇錦;張昱;王小斐;姜悅;羅明芳
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C12P7/64
• 分類號: C12P7/64;C12R1/89
• 代理公司: 石家莊海天知識產權代理有限公司 13101
• 代理人: 田文其

本發明屬于生物柴油的制備，特別是指一種采用兩步酶法催化濕小球藻制備生物柴油的方法。包括培養小球藻、濕小球藻破壁、轉酯化獲得生物柴油等工藝步驟；本發明解決了現有技術存在的生物柴油的生產成本較高的技術難題。具有所制備的生物柴油的密度、運動黏度和十六烷值等主要技術指標符合國標要求，生物柴油的轉化率可達90％以上，可大幅度降低生物柴油的生產成本等優點。

技術領域

本發明屬于生物柴油的制備，特別是指一種采用兩步酶法催化濕小球藻制備生物柴油的方法。

背景技術

小球藻是最有潛力被開發成微藻生物柴油的藻種之一。這是因其具有生長速度快，固定二氧化碳效率高和油脂含量高(Cheng et al.,2017；Park et al.,2015)。此外，利用廢水和煙氣中的二氧化碳培養小球藻，不僅可以產生所需的富油藻體，而且還可以解決環境污染問題(Bach et al.,2017；

Rodriguez et al.,2016)。因此，開發小球藻生物柴油是目前研發微藻生物質能源的一個熱點方向。已有大量研究表明利用小球藻制備生物柴油的品質指標(如密度、運動黏度和十六烷值)可達到中國生物柴油企業標準(標準代號：Q/WHRD 01-2003)、柴油機燃料調合用生物柴油(BD100)(GB/T

20828-2015)和美國生物柴油標準(ASTM D6751-2003)的品質指標(Shuba etal.,2018；Sheehan et al.,2018；Rodriguez et al.,2016；Song et al.,2013；Sun etal.,2015；梅帥，2013)。國家質量監督檢驗檢疫總局及國家質量標準化監督委員會于2017年9月1日頒布并實施了由石油化工研究院起草的《B5柴油》的國家標準(標準代號GB25199-2017)。

當前，利用濕藻體開發生物柴油的方法有酸催化法、堿催化法和酶法(Kim etal.,2015；Rodriguez et al.,2016)。雖然酸或堿催化法催化濕藻體可獲得高的生物柴油轉化率，但這兩種方法的主要缺點如下(Chen et al.，2015；Kim et al.，2015；Rodriguezet al.，2016)：一是需要強酸或強堿作為催化劑；二是對設備有腐蝕性；三是反應需要較高的溫度；四是反應完后，需消耗大量的水，稀釋藻渣至中性。因此，利用酸或堿催化法催化微藻藻體制備生物柴油，并非是一種綠色且節能的方法(Chen et al.,2015；Kim et al.，2015；Rodriguez et al.，2016)。為了克服上述技術缺陷，研究者已利用酶法開發微藻生物柴油(Kim et al.，2015；Lopez et al.，2016；Law et al.，2018)。值得注意的是，現有所報道關于酶法制備微藻生物柴油的研究主要采用固定化酶。如Lopez等人(Lopez et al.，2016)利用固定化酶Novozym 435催化微擬球藻藻體制備生物柴油。事實上固定化酶的價格高，不利于生產廉價的生物柴油(Mata et al.，2017)。此外，固定化酶催化微藻藻油或藻粉，往往表現出很差的可利用性(Lopez et al.，2016)。與固定化酶相比，液體酶的價格低廉(Mata et al.，2017)。Price et al等人(Price et al.，2016)研究表明，利用液體酶生產生物柴油是一種經濟且可行的策略，酶使用成本僅占總成本的5％。至今常用于制備生物柴油的商用酶主要有南極假絲酵母脂肪酶(CALA和CALB)、嗜熱霉菌(TL)、黑曲霉(PLA1)等(Cesarini et al.，2014；Christopher et al.，2014；Guldhe et al.，2015；Baut ista etal.，2015；Amoah et al.，2016；Law et al.，2018)。近年來隨著生物技術的發展，促進了這些酶的生產成本大大降低(Cherry and Fidantsef,2003；Demain and Vaishnav,2009)。因此液體酶成為一種最有潛力開發微藻生物柴油的生物催化劑。