脂肪酶产生菌的选育及制备生物柴油的研究

论文摘要

随着石油等传统矿产能源的日益枯竭以及燃烧矿产燃料产生的环境污染问题日益严重,迫使人们开始寻找清洁、可持续利用的替代能源,生物柴油作为可再生清洁能源受到日益广泛关注。用脂肪酶法催化合成生物柴油可以解决化学合成法制备生物柴油的问题,已经受到越来越多的关注。本文主要对脂肪酶产生菌进行了筛选,对产酶发酵条件进行了优化,对酶法催化蓖麻油制备生物柴油的工艺进行了初步研究。以蓖麻油为唯一碳源,经平板初筛、摇瓶复筛及催化转酯反应生产生物柴油的试验,从蓖麻生长的土壤中筛选到一株产生的脂肪酶可以有效催化蓖麻油转酯反应的细菌H-4,根据菌体的形态显微观察和生理生化鉴定,初步鉴定该菌株为假单胞菌（Pseudomonas）。H-4菌株产生的脂肪酶基本酶学性质研究表明:最适作用pH为8.0,最适作用温度为40℃。H-4菌株发酵产酶条件进行优化后的结果为:蔗糖浓度0.6%、豆粉浓度1.5%、（NH4）2SO4浓度0.3%、柠檬酸钠浓度0.1%、MgSO4·7H2O浓度0.02%、K2HPO4浓度0.4%、KH2PO4浓度0.6%、起始pH为8.5、接种量5%、培养温度30℃、摇床转速220r/min、培养60h,测定酶活力为114IU/mL。H-4菌株发酵产生的脂肪酶催化蓖麻油制备生物柴油的较优工艺条件为:以5mL正己烷做溶剂,甲醇1.092g蓖麻油3.408g,（醇油摩尔比为理论反应比例3:1）,6000r/min的条件下用组织捣碎机乳化预处理蓖麻油7min,甲醇分三次加入,每次间隔3h,酶添加量0.65g（21.7%蓖麻油质量）,反应温度42℃,摇床转速150r/min,反应9.5h,生物柴油产率可达85%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 脂肪酶概述
• 1.1.1 脂肪酶的来源
• 1.1.2 脂肪酶的特性
• 1.1.3 脂肪酶的应用
• 1.2 生物柴油概述
• 1.2.1 生物柴油的研究现状
• 1.3 蓖麻油概述
• 1.4 本论文的研究目的、意义及内容
• 1.4.1 本论文的研究目的、意义
• 1.4.2 本课题的研究内容
• 2 材料与方法
• 2.1 材料与仪器设备
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 主要试剂
• 2.1.3 主要仪器设备
• 2.1.4 主要培养基
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 富集培养
• 2.2.2 初筛培养
• 2.2.3 复筛培养
• 2.2.4 脂肪酶活力测定
• 2.2.5 粗酶的提取
• 2.2.6 转酯能力测定
• 2.2.7 个体形态观察
• 2.2.8 革兰氏染色观察
• 2.2.9 生理生化特性
• 2.2.10 发酵条件的优化
• 2.2.11 生长曲线的绘制
• 2.2.12 菌株发酵产生的脂肪酶酶学性质的研究
• 2.2.13 脂肪酶催化蓖麻油制备生物柴油的初步研究
• 3 结果与讨论
• 3.1 脂肪酶产生菌的选育
• 3.1.1 脂肪酶产生菌的初筛
• 3.1.2 产脂肪酶菌株转酯能力检测
• 3.2 H-4菌种鉴定
• 3.2.1 H-4菌株体形态观察
• 3.2.2 H-4菌株生理生化特征
• 3.3 H-4菌株发酵条件优化
• 3.3.1 单因素试验
• 3.3.2 正交试验优化发酵培养基
• 3.4 H-4菌株生长曲线的绘制
• 3.5 H-4菌株发酵产生的脂肪酶酶学性质的研究
• 3.5.1 脂肪酶作用的最适温度
• 3.5.2 脂肪酶作用的最适pH
• 3.5.3 酶活力单位定义
• 3.6 脂肪酶催化蓖麻油制备生物柴油的初步研究
• 3.6.1 单因素试验优化生产工艺
• 3.6.2 正交试验优化蓖麻油制备生物柴油的工艺
• 3.6.3 蓖麻油制备生物柴油的检测
• 4 结论
• 4.1 对H-4菌株的鉴定
• 4.2 H-4菌株培养条件优化
• 4.3 H-4菌株发酵产生的脂肪酶酶学性质研究
• 4.4 H-4菌株的生长特性
• 4.5 H-4菌株产生的脂肪酶催化蓖麻油制备生物柴油的定性检测
• 4.6 H-4菌株产生的脂肪酶催化蓖麻油制备生物柴油的工艺优化
• 4.7 H-4菌株产生的脂肪酶催化蓖麻油制备生物柴油的定量检测
• 5 展望
• 6 参考文献
• 7 攻读硕士研究生期间论文发表情况
• 8 致谢