固定化細胞生物柴油的製作方法

2023-04-23 18:50:36

專利名稱：固定化細胞生物柴油的製作方法
技術領域：
本固定化細胞生物柴油含有多孔多胺化殼聚糖載體負載脂肪酶全細胞工藝，屬於生物柴油領域。
背景技術：
現代，柴油在各大工業中有「工業血液」之稱比汽油有更好的作用，而現代的柴油生產工藝中數生物柴油更環保、更經濟，同時也出現了些問題，現代工藝利用廢棄餐油甲醇酯交換交換生產生物柴油，傳統採用酸催化或鹼催化，要求反應條件比較高，二次汙染比較嚴重。脂肪酶酯交換生產生物柴油具有反應條件溫和，但脂肪酶在反應過程中回收困難成 本高，總歸就是產品下遊的分離與收集、上遊反應不夠充分的問題，大大減少生物柴油的效益大大減少，更有虧本的可能。廢棄餐飲油長期攝入地溝油會導致有毒化學物嚴重侵害人體各大內臟，輕則引發腸胃病、脂肪肝疾病，重則可能引發癌變，我國目前每年返回餐桌的廢棄餐飲油有200-300萬噸，廢棄餐飲油流入市場不僅危害人民健康、而且浪費了廢棄餐飲油。本生物柴油採用固定化細胞技術充分的解決了產品下遊的分離與收集、上遊反應不夠充分等問題，原料為廢棄餐飲油解決了人民的一大危害同時也節約了費用。在環保的基礎上大大的提高了生物柴油的效益。

發明內容
本固定化細胞生物柴油主要含有菌種篩選，多孔多胺化殼聚糖微球載體的合成，多孔多胺化殼聚糖微球固定脂肪酶全細胞的製備，多孔多胺化殼聚糖微球固定脂肪酶催化酯化餐飲廢油為生物柴油的參數研究四個步驟。菌種篩選先從採集的土樣中用選擇培養基分離產脂肪酶的微生物菌種，在進行初篩與復篩。得到高脂肪酶活力單位的微生物菌種。多孔多胺化殼聚糖微球載體的合成配製一定濃度的殼聚糖乙酸溶液，加入混合鹼液(乙醇-Na0H-CH3C00Na)中，製備得到多孔殼聚糖磁性微球，靜置、洗淨、恆溫乾燥，然後在水和交聯劑ECH存在的條件下，80°C恆溫水浴加熱，進行交聯。再在分子中引入了烷基氯，實現交聯，生成交聯多孔殼聚糖微球，最後再與胺化劑TEPA多胺化反應發生，即得多孔多胺化殼聚糖微球(P-C-CTS)。將P-C-CTS分別置於一定濃度的CuS04或NiS04溶液中，即得多孔多胺化殼聚糖金屬配合物微球載體(P-C-CTS-CiuP-C-CTS-Ni)。多孔多胺化殼聚糖微球固定脂肪酶全細胞的製備將P-C-CTS-Cu、P-C-CTS-Ni各兩份在自製的脂肪酶全細胞溶解中浸泡，其中一份使用紫外光進行短時間的照射，一定時間後後取出即得 P-C-CTS-Cu-CelI、P-C-CTS-Ni-Cell, P-C-CTS-Cu-CellUV,P-C-CTS-Ni-Cel1UV。多孔多胺化殼聚糖微球固定脂肪酶催化酯化餐飲廢油為生物柴油的參數研究以餐飲廢油和甲醇為底物，P-C-CTS-Cu-CelI、P-C-CTS-Ni-Cell, P-C-CTS-Cu-CellUV,P-C-CTS-Ni-CellUV為催化劑，分別催化酯化反應製取生物柴油，採用氣相色譜對產品進行定性分析。


圖I、固定化細胞生物柴油工藝流程圖
具體實施例方式I、固定化細胞生物柴油含有菌種篩選、多孔多胺化殼聚糖微球載體的合成、多孔多胺化殼聚糖微球固定脂肪酶全細胞的製備、多孔多胺化殼聚糖微球固定脂肪酶催化酯化餐飲廢油為生物柴油的參數研究四個步驟。2、菌種篩選首先採用簡便快速的平板檢測法，通過觀察培養基上生長的菌落直徑和其水解圈直徑的大小，進行初篩。再用液體培養，採用滴定法測定酶活性，進行復篩篩選出2 3株優良菌株。用稀釋分離法，從採集的土樣中用選擇培養基分離產脂肪酶的微·生物菌種。①初篩將分離得到的菌種接種到平板檢測培養基上，定溫定時培養後，觀察所長菌落周圍有無微紅色水解圈，水解圈直徑愈大，表示該菌株產脂肪酶能力愈強，將其中水解圈直徑與菌落直徑差值較大者挑選出來進行復篩。②復篩將初篩挑選出來的菌株接入復篩培養基(學生食堂廢油脂，NiS04,CuS04, (NH4) S04, KH2P04, MgS04，大豆粉，葡萄糖，CaC03，一定比例混合，經高速乳化後滅菌)中，在搖床上定溫定時培養後，取發酵液用滴定法測定酶活性，將產酶能力較高的菌株挑選出來供進一步實驗。3、多孔多胺化殼聚糖微球載體的合成首先配製一定濃度的殼聚糖乙酸溶液，然後邊攪拌邊加入一定量致孔劑乙醇，混合均勻後，使用注射劑將上述殼聚糖乙酸溶液逐滴加入混合鹼液(乙醇-Na0H-CH3C00Na)中，製備得到多孔殼聚糖磁性微球，靜置24h後，用蒸餾水洗淨，50°C恆溫乾燥。然後在水和交聯劑ECH存在的條件下，80°C恆溫水浴加熱，進行交聯。利用環氧氯丙烷與多孔殼聚糖磁性微球表面的C6-0H和-NH2發生親核取代反應，分子中引入了烷基氯，烷基氯與另一分子或同一分子中另一結構單元的C6-0H和-NH2發生反應，實現交聯，生成交聯多孔殼聚糖微球，最後在胺化劑TEPA和水存在下，60°C恆溫水浴加熱，多胺化反應發生，通過四乙烯五胺取代交聯多孔殼聚糖微球中的烷基氯，使分子中引入大量的活性胺基，即得多孔多胺化殼聚糖微球(P-C-CTS)。將P-C-CTS分別置於一定濃度的CuS04或NiS04溶液中，震蕩吸附一定時間，取出，即得多孔多胺化殼聚糖金屬配合物微球載體(P-C-CTS-Cu、P-C-CTS-Ni)。4、多孔多胺化殼聚糖微球固定脂肪酶全細胞的製備將P-C-CTS-Cu、P-C-CTS-Ni各兩份在自製的脂肪酶全細胞溶解中浸泡，其中一份使用紫外光進行短時間的照射，一定時間後後取出即得 P-C-CTS-Cu-CelI、P-C-CTS-Ni-Cell, P-C-CTS-Cu-CellUV,P-C-CTS-Ni-Cel 1UV。對這四種催化劑的微觀結構進行(SEM、TEM、0M、AFM)表徵和酶活性能測試。使用FTIR、XPS等儀器分析手段，研究固定化前後載體表面和脂肪酶的活性基團的變化和反應情況；測定固化前後的脂肪酶活，對比研究多孔多胺化殼聚糖金屬配合物載體、紫外照射等對酶活的影響。
5、多孔多胺化殼聚糖微球固定脂肪酶催化酯化餐飲廢油為生物柴油的參數研究以餐飲廢油和甲醇為底物，P-C-CTS-Cu-CelI、P-C-CTS-Ni-Cell, P-C-CTS-Cu-CellUV,P-C-CTS-Ni-CellUV為催化劑，分別催化酯化反應製取生物柴油，採用氣相色譜對產品進行定性分析。在實驗過程中，考察醇油比、催化劑用量、反應溫度、反應時間及不同溶劑對產品產率的影響，獲得最優反應參數和反應動力學。·
權利要求
1.固定化細胞生物柴油，其特點在於含有菌種篩選，多孔多胺化殼聚糖微球載體的合成，多孔多胺化殼聚糖微球固定脂肪酶全細胞的製備，多孔多胺化殼聚糖微球固定脂肪酶催化酯化餐飲廢油為生物柴油的參數研究四個步驟。
2.根據權利要求書I固定化細胞生物柴油，其特點在於菌種篩選先從採集的土樣中用選擇培養基分離產脂肪酶的微生物菌種，在進行初篩與復篩。得到高脂肪酶活力單位的微生物菌種。
3.根據權利要求書I固定化細胞生物柴油，其特點在於多孔多胺化殼聚糖微球載體的合成配製一定濃度的殼聚糖乙酸溶液，加入混合鹼液(乙醇-NaOH-CH3COONa)中，製備得到多孔殼聚糖磁性微球，靜置、洗淨、恆溫乾燥，然後在水和交聯劑ECH存在的條件下，80°C恆溫水浴加熱，進行交聯。再在分子中引入了烷基氯，實現交聯，生成交聯多孔殼聚糖微球，最後再與胺化劑TEPA多胺化反應發生，即得多孔多胺化殼聚糖微球(P-C-CTS)。將P-C-CTS分別置於一定濃度的CuS04或NiS04溶液中，即得多孔多胺化殼聚糖金屬配合物微球載體(P-C-CTS-Cu、P-C-CTS-Ni)。
4.根據權利要求書1、2、3固定化細胞生物柴油，其特點在於多孔多胺化殼聚糖微球固定脂肪酶全細胞的製備將P-C-CTS-Cu、P-C-CTS-Ni各兩份在自製的脂肪酶全細胞溶解中浸泡，其中一份使用紫外光進行短時間的照射，一定時間後後取出即得P-C-CTS-Cu-Ce11、P-C-CTS-Ni-Ce11、P-C-CTS-Cu-CeIIUV、P-C-CTS-Ni-CeIIUV。
5.根據權利要求書I固定化細胞生物柴油，其特點在於多孔多胺化殼聚糖微球固定脂肪酶催化酯化餐飲廢油為生物柴油的參數研究以餐飲廢油和甲醇為底物，P-C-CTS-Cu-CelI、P-C-CTS-Ni-CelI、P-C-CTS-Cu-Cel 1UV、P-C-CTS-Ni-CellUV 為催化劑，分別催化酯化反應製取生物柴油，採用氣相色譜對產品進行定性分析。
全文摘要
本發明固定化細胞生物柴油主要含有菌種篩選，多孔多胺化殼聚糖微球載體的合成，多孔多胺化殼聚糖微球固定脂肪酶全細胞的製備，多孔多胺化殼聚糖微球固定脂肪酶催化酯化餐飲廢油為生物柴油的參數研究步驟，達到了為廢棄餐飲油高效轉化為柴油的目的。
文檔編號C12N11/10GK102952754SQ201110251109
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月30日 優先權日2011年8月30日
發明者王家壬, 王麗媛, 趙會蘭, 郭成鐵, 黃連路, 王維燁 申請人:天津聚賢技術研發中心