專利名稱：一種面包酵母及其催化生產(chǎn)生物柴油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種面包酵母(&cc/2"ramyces cewv/w'"e)及用該微生物為催化 劑生產(chǎn)生物柴油的方法。
背景技術(shù)：
隨著世界經(jīng)濟快速發(fā)展，能源和環(huán)境污染問題日益突出，人類正面臨 著巨大的能源與環(huán)境壓力。當今的能源主要是礦物燃料，包括煤炭、石油 和天然氣。礦物能源的應(yīng)用推動了社會的發(fā)展，但其資源卻日漸耗盡，同 時引起嚴重的環(huán)境問題，如導致全球氣溫變暖、損害臭氧層、破壞生態(tài)圈 碳平衡、釋放有害物質(zhì)和引起酸雨等。尋找替代能源是解決現(xiàn)有問題的必 要途徑。目前替代能源主要有核能、可燃冰、醇類燃料(甲醇、乙醇)和植 物油等，其中生物可再生能源由于其不枯竭及環(huán)境友好性成為最重要的能 源之一。以植物油為原料生產(chǎn)的生物柴油，已受到世界各國的普遍關(guān)注。 生物柴油作為石油燃料的替代品，具可再生、易降解、無毒、含硫低和有 害物質(zhì)排放量小等優(yōu)點，屬環(huán)境友好型燃料。以植物油、動物油、廢食用 油等為原料與低碳醇(甲醇、乙醇、正丁醇等)進行酯交換反應(yīng)，產(chǎn)物即為 (脂肪酸甲酯)，副產(chǎn)物為甘油。釆用NaOH、 KOH、甲醇鈉等堿催化劑制 備的生物柴油，轉(zhuǎn)化率高，但催化劑不可重復使用，對植物油酸值要求高， 易皂化，后續(xù)處理復雜，產(chǎn)物不易分離，產(chǎn)品需中和洗滌，產(chǎn)生三廢。采 用硫酸、鹽酸、磷酸、有機酸、超強固體酸或強酸型離子交換樹脂等酸催 化劑時，設(shè)備要求高(設(shè)備腐蝕)，反應(yīng)溫度高，甘油難以分離，也易產(chǎn) 生三廢。釆用KF/CaO、 MgO-NaOH、 MgO-Na、 CaO和MgO的混合物、 y-Al203-NaOH-Na、 y - Al203-KOH-K等固體堿催化劑制備生物柴油，轉(zhuǎn)化 率高，產(chǎn)物易分離，無三廢產(chǎn)生，但制備難度較高，對大氣中的c02和 &0敏感。CN1923960的微生物發(fā)酵油脂及其用于制備生物柴油的方法， 釆用未固定的啤酒酵母菌，價格低廉，但使用壽命短，易失活。CN1891786的烏桕油制備生物柴油的生產(chǎn)技術(shù)和CN1730613的生物催化高酸值油脂進 行酯交換反應(yīng)生產(chǎn)生物柴油的方法，釆用的菌株為南極假絲酵母，其商品價 格較高，酶活化繁瑣且易失活。CN1818026的一種固定化酶法生產(chǎn)生物柴油 的方法，其生物酶的固定化繁瑣，載體不可重復使用。CN1687313的一種不 同脂肪酶細胞相結(jié)合生產(chǎn)生物柴油的工藝，固定化細胞為Ca"AW"a"to""c、 772erwow_yc& /a"wg/"osws和i /n'z附wcor附/e/ze/, 固定〈七后酉旨交換帝!j備生物柴 油，但這些固定化細胞的商品價格昂貴，酶活不穩(wěn)定，半衰期短。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種酶活性強、使用壽命高長、價格低廉、抗酸性強 面包酵母，以及用該面包酵母為催化劑生產(chǎn)生物柴油的方法。本發(fā)明的目的是通過如下方式實現(xiàn)的 一種能有效將植物油催化生產(chǎn)生物 柴油的微生物菌株，它是面包酵母DX213 cem^/ae DX213)CCTCCNO: M207082。面包酵母DX213樣品于2007年6月18日向地址在武 漢的"中國典型培養(yǎng)物保藏中心"提供保藏。一種用微生物為催化劑生產(chǎn)生物柴油的方法，(1) 、將權(quán)利要求1所述的面包酵母菌株DX213，進行常規(guī)培養(yǎng)，離心分離， 取上層清液，用磷酸鹽緩沖液調(diào)至pH6.5-8.5，得含有面包酵母的溶液，以固體 堿或負載型固體堿為載體，吸附面包酵母，制得固定化面包酵母。(2) 、將固定化面包酵母作為催化劑，植物油和低碳醇為底物，油/醇摩爾比 4:1-20:1，在超聲波反應(yīng)器中進行酯交換反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)東后，分離催化劑，回收 剩余低碳醇，靜置分層，上層為生物柴油，下層為甘油，分離甘油，得生物柴 油。面包酵母菌株DX213的培養(yǎng)條件培養(yǎng)基為土豆培養(yǎng)基，培養(yǎng)時間1-3天， 溫度25-45 。C。固體堿為水滑石、類水滑石、納米碳酸鈣、，Al203其中一種或幾種；負載 型固體堿為負載KF、 CaF2、 ZnF2、 NaF或K2C03的水滑石、類水滑石、納米 碳酸4丐、y-A1203。超聲波反應(yīng)器的超聲波輻射功率50-1000W,占空比0.4-1.0，超聲頻率 15-40kHz，攪拌速率200-1000rpm。酯交換反應(yīng)條件反應(yīng)溫度35-55。C,反應(yīng)時間0.5-3h，固定化酵母細 胞催化劑的用量為植物油重的0. 8-2%。本發(fā)明具有如下優(yōu)勢1、脂肪酶細胞價格低廉，固定化工藝簡單，固定 化酵母細胞在酯交換甲醇體系中有一定的抗毒性，催化效果好，可重復使用。 2、水滑石、類水滑石、納米碳酸鈣、，Al203或其負載物為載體制備的固定化 脂肪酶細胞，彈性好，對溫度、pH值的耐受性強，機械強度高，酶活穩(wěn)定， 半衰期長。3、固定化脂肪酶細胞的載體水滑石、類水滑石、納米碳酸鈣、!^1203 經(jīng)煅燒可重復使用。4、固定化脂肪酶細胞協(xié)同超聲波催化制備生物柴油，工 藝簡單，條件溫和，反應(yīng)時間短，環(huán)境友好，無三廢，甘油易分離。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進 一 步說明本發(fā)明方法是以固體堿或負載型固體堿為載體，吸附面包酵母DX213制 備固定化面包酵母，以及利用固定化面包酵母為催化劑生產(chǎn)生物柴油。實施例1:面包酵母菌株DX213的培養(yǎng)，培養(yǎng)基為土豆培養(yǎng)基，培養(yǎng)時間l-3天， 溫度25-45X:，離心分離，取上層清液，用磷酸鹽緩沖液調(diào)至pH8，得含有面 包酵母的溶液，用納米碳酸鈣為載體吸附面包酵母得固定化面包酵母為催化 劑，以菜子油、甲醇為原料，按油醇摩爾比為1:6，催化劑為1.5%(油重)，裝 入250mL三口燒瓶中，置入超聲波反應(yīng)器中，超聲波低頻輻射功率200W， 占空比0.7,超聲頻率30kHz,反應(yīng)溫度35。C,攪拌速率lOOrpm,反應(yīng)l.Oh。 反應(yīng)結(jié)束后，分離催化劑，回收剩余甲醇，靜置分層，上層為生物柴油，下 層為甘油，分離甘油，得生物柴油。酯交換轉(zhuǎn)化率98.7 % ,密度 0.881g-cm"(15。C)，脂肪酸甲酯含量97.4%(氣相色譜)。實施例2:面包酵母菌株DX213的培養(yǎng)，培養(yǎng)基為土豆培養(yǎng)基，培養(yǎng)時間l-3天，溫度25-45'C，離心分離，取上層清液，用磷酸鹽緩沖液調(diào)至pH6.5，得含有 面包酵母的溶液，用水滑石為載體吸附面包酵母得固定化面包酵母為催化劑， 以大豆油、甲醇為原料，按油醇摩爾比為l:8,催化劑為1.2。/。(油重)，裝入250mL 三口燒瓶中，置入超聲波反應(yīng)器中，超聲波低頻輻射功率400W,占空比0.4, 超聲頻率40kHz,反應(yīng)溫度30"C，攪拌速率100rpm,反應(yīng)時間1.2h。反應(yīng)結(jié) 東后，分離催化劑，回收剩余甲醇，倒入分液漏斗靜置分層，上層為生物柴 油，下層為甘油，分離甘油，得生物柴油。酯交換轉(zhuǎn)化率98.7%,密度 0.881g'cm"(15'C)，脂肪酸甲酯含量97.4%(氣相色譜)。實施例3:面包酵母菌株DX213的培養(yǎng)，培養(yǎng)基為土豆培養(yǎng)基，培養(yǎng)時間l-3天， 溫度25-45'C，離心分離，取上層清液，用磷酸鹽緩沖液調(diào)至pH7，得含有面包酵母的溶液，用，Al203為載體吸附面包酵母得固定化面包酵母為催化劑，以棕櫚油、乙醇為原料，按油醇摩爾比為1:12,催化劑為1.2%(油重)，裝入 250mL三口燒瓶中，置入超聲波反應(yīng)器中，超聲波低頻輻射功率500W,占 空比0.7,超聲頻率40kHz，反應(yīng)溫度30°C，攪拌速率100rpm,反應(yīng)時間1.6h。 反應(yīng)結(jié)束后，分離催化劑，回收剩余乙醇，靜置分層，上層為生物柴油，下 層為甘油，分離甘油，得生物柴油。酯交換轉(zhuǎn)化率97.9%，密度 0.887g'cm"(15。C),脂肪酸甲酯含量96.3%(氣相色譜)。實施例4:面包酵母菌株DX213的培養(yǎng)，培養(yǎng)基為土豆培養(yǎng)基，培養(yǎng)時間l-3天， 溫度25-45t:,離心分離，取上層清液，用磷酸鹽緩沖液調(diào)至pH8.5,得含有 面包酵母的溶液，用ZnF2的類水滑石為載體吸附面包酵母得固定化面包酵母 為催化劑，以菜籽油、丁醇為原料，按油醇摩爾比為1:10，催化劑為1.0%(油 重)。裝入250mL三口燒瓶中，置入超聲波反應(yīng)器中，超聲波輻射功率800W， 占空比l.O,超聲頻率35kHz,反應(yīng)溫度25。C,攪拌速率600 rpm，反應(yīng)時間 2.0h。反應(yīng)結(jié)東后，分離催化劑，回收剩余丁醇，倒入分液漏斗靜置分層,上 層為生物柴油，下層為甘油，分離甘油，得生物柴油。。酯交換轉(zhuǎn)化率96.7%， 密度0.876g'cm"(15。C)，脂肪酸甲酯含量95.4%(氣相色譜)。
權(quán)利要求
1. 一種能有效將植物油催化生產(chǎn)生物柴油的微生物菌株，它是面包酵母(Saccharomyces cerevisiae)DX213CCTCC NOM 207082。
2、 一種用微生物為催化劑生產(chǎn)生物柴油的方法，其特征在于(1) 、將權(quán)利要求1所述的面包酵母菌株DX213，進行常規(guī)培養(yǎng)，離心分 離，取上層清液，用磷酸鹽緩沖液調(diào)至pH 6.5-8.5,得含有面包酵母的溶液， 以固體堿或負載型固體堿為載體，吸附面包酵母，制得固定化面包酵母。(2) 、將固定化面包酵母作為催化劑，植物油和低碳醇為底物，油/醇摩爾 比4:1-20:1，在超聲波反應(yīng)器中進行酯交換反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)東后，分離催化劑， 回收剩余低碳醇，靜置分層，上層為生物柴油，下層為甘油，分離甘油，得 生物柴油。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用微生物為催化劑生產(chǎn)生物柴油的方法， 其特征在于面包酵母菌株DX213的培養(yǎng)條件培養(yǎng)基為土豆培養(yǎng)基，培養(yǎng) 時間1-3天，溫度25-45。C。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用微生物為催化劑生產(chǎn)生物柴油的方法， 其特征在于固體堿為水滑石、類水滑石、納米碳酸鉤、，八1203其中一種或 幾種；負載型固體堿為負載KF、 CaF2、 ZnF2、 NaF或K2C03的水滑石、類 水滑石、納米碳酸鈣、y-A1203。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用微生物為催化劑生產(chǎn)生物柴油的方法， 其特征在于超聲波反應(yīng)器的超聲波輻射功率50-1000W,占空比0.4-LO, 超聲頻率15-40kHz,攪拌速率200-1000rpm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用微生物為催化劑生產(chǎn)生物柴油的方法， 其特征在于酯交換反應(yīng)條件反應(yīng)溫度35-55°C,反應(yīng)時間0. 5-3h，固定 化酵母細胞催化劑的用量為植物油重的0. 8-2%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能有效將植物油催化生產(chǎn)生物柴油的微生物菌株，它是面包酵母(Saccharomyces cerevisiae)DX213 CCTCC NOM 207082及用該微生物制成固定化面包酵母為催化劑生產(chǎn)生物柴油。本發(fā)明具有如下優(yōu)勢1.脂肪酶細胞價格低廉，固定化工藝簡單，固定化酵母細胞在酯交換甲醇體系中有一定的抗毒性，催化效果好，可重復使用。2.水滑石、類水滑石、納米碳酸鈣、γ-Al₂O₃或其負載物為載體制備的固定化脂肪酶細胞，彈性好，對溫度、pH值的耐受性強，機械強度高，酶活穩(wěn)定，半衰期長。3.固定化脂肪酶細胞的載體水滑石、類水滑石、納米碳酸鈣、γ-Al₂O₃經(jīng)煅燒可重復使用。4.固定化脂肪酶細胞協(xié)同超聲波催化制備生物柴油，工藝簡單，條件溫和，反應(yīng)時間短，環(huán)境友好，無三廢，甘油易分離。
文檔編號C12N1/18GK101230320SQ20071003522
公開日2008年7月30日 申請日期2007年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日
發(fā)明者葵 夏, 廖凱波, 曾虹燕, 鳳 謝, 欣 鄧 申請人:湘潭大學