CN102272317A - 脂肪酸乙酯的酶法产生 - Google Patents
脂肪酸乙酯的酶法产生 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102272317A CN102272317A CN2009801530708A CN200980153070A CN102272317A CN 102272317 A CN102272317 A CN 102272317A CN 2009801530708 A CN2009801530708 A CN 2009801530708A CN 200980153070 A CN200980153070 A CN 200980153070A CN 102272317 A CN102272317 A CN 102272317A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- oil
- lipase
- enzyme
- substrate
- immobilized
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 title claims abstract description 66
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 title claims abstract description 66
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 10
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 title description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 123
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 claims abstract description 120
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 claims abstract description 120
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 56
- 230000002366 lipolytic effect Effects 0.000 claims abstract description 54
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 49
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 40
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 235000021588 free fatty acids Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- 108090001060 Lipase Proteins 0.000 claims description 88
- 102000004882 Lipase Human genes 0.000 claims description 87
- 239000004367 Lipase Substances 0.000 claims description 87
- 235000019421 lipase Nutrition 0.000 claims description 87
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 80
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 claims description 80
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 36
- UFTFJSFQGQCHQW-UHFFFAOYSA-N triformin Chemical compound O=COCC(OC=O)COC=O UFTFJSFQGQCHQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 28
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 claims description 26
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims description 22
- 241000222120 Candida <Saccharomycetales> Species 0.000 claims description 18
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 15
- LDVVTQMJQSCDMK-UHFFFAOYSA-N 1,3-dihydroxypropan-2-yl formate Chemical compound OCC(CO)OC=O LDVVTQMJQSCDMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 claims description 13
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 claims description 13
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 9
- 239000003760 tallow Substances 0.000 claims description 9
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 8
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 241000222173 Candida parapsilosis Species 0.000 claims description 6
- 241001337994 Cryptococcus <scale insect> Species 0.000 claims description 6
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 claims description 6
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims description 6
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 6
- 241000235015 Yarrowia lipolytica Species 0.000 claims description 6
- 229940055022 candida parapsilosis Drugs 0.000 claims description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 6
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 6
- 210000000582 semen Anatomy 0.000 claims description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 6
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 claims description 5
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 claims description 5
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 5
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 claims description 5
- 244000291564 Allium cepa Species 0.000 claims description 4
- 235000002732 Allium cepa var. cepa Nutrition 0.000 claims description 4
- 241001086914 Candida deformans Species 0.000 claims description 4
- 244000301850 Cupressus sempervirens Species 0.000 claims description 4
- 244000168141 Geotrichum candidum Species 0.000 claims description 4
- 235000017388 Geotrichum candidum Nutrition 0.000 claims description 4
- 241001203975 Hyphozyma sp. Species 0.000 claims description 4
- 241000588748 Klebsiella Species 0.000 claims description 4
- 241000235395 Mucor Species 0.000 claims description 4
- 241000589540 Pseudomonas fluorescens Species 0.000 claims description 4
- 239000010775 animal oil Substances 0.000 claims description 4
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 claims description 4
- 235000013351 cheese Nutrition 0.000 claims description 4
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 4
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 4
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 claims description 4
- CFKMVGJGLGKFKI-UHFFFAOYSA-N 4-chloro-m-cresol Chemical compound CC1=CC(O)=CC=C1Cl CFKMVGJGLGKFKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 claims description 3
- 241001661345 Moesziomyces antarcticus Species 0.000 claims description 3
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000019483 Peanut oil Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000019484 Rapeseed oil Nutrition 0.000 claims description 3
- 241000269319 Squalius cephalus Species 0.000 claims description 3
- 235000019486 Sunflower oil Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 3
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 claims description 3
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 claims description 3
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 claims description 3
- 239000010480 babassu oil Substances 0.000 claims description 3
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000021324 borage oil Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000000679 carrageenan Substances 0.000 claims description 3
- 235000010418 carrageenan Nutrition 0.000 claims description 3
- 229920001525 carrageenan Polymers 0.000 claims description 3
- 229940113118 carrageenan Drugs 0.000 claims description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 3
- GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A dialuminum;hexamagnesium;carbonate;hexadecahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[Al+3].[Al+3].[O-]C([O-])=O GDVKFRBCXAPAQJ-UHFFFAOYSA-A 0.000 claims description 3
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 229920000550 glycopolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229910001701 hydrotalcite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229960001545 hydrotalcite Drugs 0.000 claims description 3
- 240000004308 marijuana Species 0.000 claims description 3
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 claims description 3
- 239000011146 organic particle Substances 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000312 peanut oil Substances 0.000 claims description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000002600 sunflower oil Substances 0.000 claims description 3
- 239000010455 vermiculite Substances 0.000 claims description 3
- 235000019354 vermiculite Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910052902 vermiculite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 3
- UHVMMEOXYDMDKI-JKYCWFKZSA-L zinc;1-(5-cyanopyridin-2-yl)-3-[(1s,2s)-2-(6-fluoro-2-hydroxy-3-propanoylphenyl)cyclopropyl]urea;diacetate Chemical compound [Zn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CCC(=O)C1=CC=C(F)C([C@H]2[C@H](C2)NC(=O)NC=2N=CC(=CC=2)C#N)=C1O UHVMMEOXYDMDKI-JKYCWFKZSA-L 0.000 claims description 3
- 241001453380 Burkholderia Species 0.000 claims description 2
- 241000222175 Diutina rugosa Species 0.000 claims description 2
- 101000925662 Enterobacteria phage PRD1 Endolysin Proteins 0.000 claims description 2
- 241000588749 Klebsiella oxytoca Species 0.000 claims description 2
- 241000235402 Rhizomucor Species 0.000 claims description 2
- 241000235403 Rhizomucor miehei Species 0.000 claims description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 241000223257 Thermomyces Species 0.000 claims 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 2
- OGBUMNBNEWYMNJ-UHFFFAOYSA-N batilol Chemical class CCCCCCCCCCCCCCCCCCOCC(O)CO OGBUMNBNEWYMNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- -1 diglycerides Chemical class 0.000 abstract 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 abstract 1
- 150000003626 triacylglycerols Chemical class 0.000 abstract 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 58
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 26
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 21
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 15
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 108010093096 Immobilized Enzymes Proteins 0.000 description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 13
- 108010084311 Novozyme 435 Proteins 0.000 description 11
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 11
- 235000019387 fatty acid methyl ester Nutrition 0.000 description 10
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 9
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 8
- 102100021851 Calbindin Human genes 0.000 description 7
- 101000898082 Homo sapiens Calbindin Proteins 0.000 description 7
- 108010048733 Lipozyme Proteins 0.000 description 7
- 101001021643 Pseudozyma antarctica Lipase B Proteins 0.000 description 7
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 7
- FCCDDURTIIUXBY-UHFFFAOYSA-N lipoamide Chemical compound NC(=O)CCCCC1CCSS1 FCCDDURTIIUXBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 7
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 description 6
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 5
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 5
- 235000019197 fats Nutrition 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 description 4
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000009884 interesterification Methods 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 241000589513 Burkholderia cepacia Species 0.000 description 3
- 125000003275 alpha amino acid group Chemical group 0.000 description 3
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 3
- 238000000425 proton nuclear magnetic resonance spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000005809 transesterification reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 240000004355 Borago officinalis Species 0.000 description 2
- 235000007689 Borago officinalis Nutrition 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000221089 Jatropha Species 0.000 description 2
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 244000021150 Orbignya martiana Species 0.000 description 2
- 235000014643 Orbignya martiana Nutrition 0.000 description 2
- 101001003495 Pseudomonas fluorescens Lipase Proteins 0.000 description 2
- 101001064559 Pseudomonas fluorescens Lipase Proteins 0.000 description 2
- 108010091086 Recombinases Proteins 0.000 description 2
- 102000018120 Recombinases Human genes 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-MICDWDOJSA-N Trichloro(2H)methane Chemical compound [2H]C(Cl)(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-MICDWDOJSA-N 0.000 description 2
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 238000006136 alcoholysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 230000001877 deodorizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000005547 deoxyribonucleotide Substances 0.000 description 2
- 125000002637 deoxyribonucleotide group Chemical group 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 2
- POULHZVOKOAJMA-UHFFFAOYSA-N dodecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCC(O)=O POULHZVOKOAJMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 2
- 239000012051 hydrophobic carrier Substances 0.000 description 2
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000010773 plant oil Substances 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 229960001866 silicon dioxide Drugs 0.000 description 2
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 2
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 2
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000017060 Arachis glabrata Nutrition 0.000 description 1
- 244000105624 Arachis hypogaea Species 0.000 description 1
- 235000010777 Arachis hypogaea Nutrition 0.000 description 1
- 235000018262 Arachis monticola Nutrition 0.000 description 1
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 1
- 235000014698 Brassica juncea var multisecta Nutrition 0.000 description 1
- 235000006008 Brassica napus var napus Nutrition 0.000 description 1
- 235000006618 Brassica rapa subsp oleifera Nutrition 0.000 description 1
- 244000188595 Brassica sinapistrum Species 0.000 description 1
- 235000004977 Brassica sinapistrum Nutrition 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 235000012766 Cannabis sativa ssp. sativa var. sativa Nutrition 0.000 description 1
- 235000012765 Cannabis sativa ssp. sativa var. spontanea Nutrition 0.000 description 1
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 1
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 206010013786 Dry skin Diseases 0.000 description 1
- 102100031375 Endothelial lipase Human genes 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 244000299507 Gossypium hirsutum Species 0.000 description 1
- 244000020551 Helianthus annuus Species 0.000 description 1
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 description 1
- 240000008415 Lactuca sativa Species 0.000 description 1
- 239000005639 Lauric acid Substances 0.000 description 1
- OYHQOLUKZRVURQ-HZJYTTRNSA-N Linoleic acid Chemical compound CCCCC\C=C/C\C=C/CCCCCCCC(O)=O OYHQOLUKZRVURQ-HZJYTTRNSA-N 0.000 description 1
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 description 1
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004902 Softening Agent Substances 0.000 description 1
- IOYNQIMAUDJVEI-BMVIKAAMSA-N Tepraloxydim Chemical group C1C(=O)C(C(=N/OC\C=C\Cl)/CC)=C(O)CC1C1CCOCC1 IOYNQIMAUDJVEI-BMVIKAAMSA-N 0.000 description 1
- 241000223258 Thermomyces lanuginosus Species 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 1
- DTOSIQBPPRVQHS-PDBXOOCHSA-N alpha-linolenic acid Chemical compound CC\C=C/C\C=C/C\C=C/CCCCCCCC(O)=O DTOSIQBPPRVQHS-PDBXOOCHSA-N 0.000 description 1
- 235000020661 alpha-linolenic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036983 biotransformation Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000002939 deleterious effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 239000008157 edible vegetable oil Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 1
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010932 ethanolysis reaction Methods 0.000 description 1
- XYIBRDXRRQCHLP-UHFFFAOYSA-N ethyl acetoacetate Chemical compound CCOC(=O)CC(C)=O XYIBRDXRRQCHLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002191 fatty alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000007701 flash-distillation Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 125000005908 glyceryl ester group Chemical group 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 1
- IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N hexadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O IPCSVZSSVZVIGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001600 hydrophobic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000000415 inactivating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960004232 linoleic acid Drugs 0.000 description 1
- 229960004488 linolenic acid Drugs 0.000 description 1
- KQQKGWQCNNTQJW-UHFFFAOYSA-N linolenic acid Natural products CC=CCCC=CCC=CCCCCCCCC(O)=O KQQKGWQCNNTQJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004130 lipolysis Effects 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 235000013310 margarine Nutrition 0.000 description 1
- 239000003264 margarine Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 235000019508 mustard seed Nutrition 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002773 nucleotide Chemical group 0.000 description 1
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- 229960002969 oleic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000020232 peanut Nutrition 0.000 description 1
- 230000000243 photosynthetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 235000020777 polyunsaturated fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 235000012045 salad Nutrition 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000003930 superacid Substances 0.000 description 1
- PHYFQTYBJUILEZ-IUPFWZBJSA-N triolein Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OCC(OC(=O)CCCCCCC\C=C/CCCCCCCC)COC(=O)CCCCCCC\C=C/CCCCCCCC PHYFQTYBJUILEZ-IUPFWZBJSA-N 0.000 description 1
- 238000007039 two-step reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
- C12P7/64—Fats; Fatty oils; Ester-type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats
- C12P7/6436—Fatty acid esters
- C12P7/649—Biodiesel, i.e. fatty acid alkyl esters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Fats And Perfumes (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Abstract
本发明涉及一种产生脂肪酸乙酯的方法,包括:a)将包含甘油三酯、甘油二酯、甘油一酯、游离脂肪酸或其任意组合的底物与至少一种固定化的脂肪分解酶反应以提供反应混合物,其中酶加载量相对于底物为30%w/w以下,而乙醇对脂肪酸的摩尔比例(EtOH∶FA)为至少3.0当量;b)从所得的反应混合物分离固定化的脂肪分解酶;和c)对固定化的脂肪分解酶不经修饰直接进行至少另一次反应。
Description
发明背景
技术领域
本发明涉及酶法产生脂肪酸乙酯。本发明具体而言涉及脂肪酸乙酯合成中再使用的固定化的酶的活性以及过量乙醇对酶活性的作用。
相关技术的描述
用于生物柴油的油类和脂肪的酶法加工在技术上是可行的。通过酶法生物转化产生的生物柴油与化学转化相比,更加环境友好并因此更加合意。然而除了少数例外,目前酶技术并未用于商业规模的生物柴油生产。这主要是由于未优化的工艺设计,以及缺乏可用的划算的酶。再使用酶的技术对于使得工艺具有竞争性而言通常被证明是不够充分的。
脂肪酶催化甘油三酯底物与醇如甲醇(MeOH)和乙醇(EtOH)的转酯作用以分别产生脂肪酸烷基酯如脂肪酸甲酯(FAME)和脂肪酸乙酯(FAEE)。此类酶催化工艺的一个问题是脂肪酶可由于醇而失活。因此,在整个工艺中一般将醇浓度保持较低。醇耐受性受因素如所述酶、所述醇、酶固定化的方式等影响。一般而言,所述醇愈小,其失活作用愈强。因此MeOH比EtOH失活作用更强,而EtOH比丙醇(PrOH)失活作用更强,余此类推。(E“Enzymatic biodieselproduction:Technical and economical considerations”Nielsen,PM等(2008)Eur.J.Lipid Sci.Technol.,vol.110,p.692-700)。
在生物柴油产生中充分利用脂肪分解酶的主要障碍是成本。因此,脂肪分解酶的再使用从经济视角而言是必需的,其可通过使用固定化形式的脂肪分解酶来实现。在生物柴油生产中再使用固定化的脂肪分解酶的方法已得到描述,其中一些如下所述:
“Different enzyme requirementsfor the synthesis ofbiodiesel:435andTL IM”Hernandez-Martín,E等(2008)Bioresource Technologyvol.99,p.277-286描述了在脂肪酸乙酯的产生中通过Novozym 435、LipozymeTL IM和Lipozyme RM IM转化不同的植物油。Novozyme 435的再使用表现为在25℃的7小时反应中使用相对于底物50%w/w的酶加载量,其中将Novozyme 435用氯仿洗涤并在每个反应周期之间干燥。Lipozyme TL IM的再使用同样用10%酶、24h反应时间和反应周期之间的氯仿洗涤来进行尝试。该反应中使用1(1eq)的EtOH/FA比例。然而,本文作者发现在第一个周期之后所述酶即仅具有10%的残余活性。
“Selective enzymatic synthesis of lower acylglycerols rich in polyunsaturatedfatty acids”Hernandez-Martín,E等(2008)Eur.J.Lipid Sci.Technol.Vol.110,p.325-333描述了在脂肪酸乙酯的生产中用Novozyme 435转化大豆油。Novozyme 435的再使用表现为在25℃的1小时反应中使用相对于底物50%w/w的酶加载量,其中将Novozyme 435用氯仿或2-丙醇之一洗涤并随后在每个反应周期之间干燥。
“Improved enzyme stability in lipase-catalysed synthesis of fatty acid ethylester from soybean oil”Rodrigues,RC等(2008)Appl.Biochem.Biotechnol.Vol.152,p.394-404描述了在脂肪酸乙酯的生产中用Lipozyme TL IM转化大豆油。Lipozyme TL IM的再使用表现为在相对于底物4%w/w的添加的水的存在下,在26℃的12小时反应中使用相对于底物25%w/w的酶加载量。将LipozymeTL IM在己烷、水、EtOH或丙醇中洗涤,并随后在每个反应周期之间在40℃干燥24小时。使用己烷洗涤时发现再使用率(reusability)最高。若没有洗涤步骤,酶活性迅速衰减。EtOH对油的比例为7.5∶1,意指相对于脂肪酸为2.5eq。未对更高量的EtOH测试再使用率。
“Immobilized Pseudomonas cepacia lipase for biodiesel fuel production fromsoybean oil”Noureddini,H等(2005)Bioresource Technology vol.96,p769-777描述了在高量醇的存在下转化大豆油以产生脂肪酸乙酯。该反应由固定于疏水性溶胶-凝胶基质中的洋葱假单胞菌(Pseudomonas cepacia)(PS)脂肪酶催化。固定化的PS脂肪酶的再使用表现为在0.3g相对于底物3%w/w添加的水存在下在1小时反应中使用30%w/w的酶加载量。
“Conversion of acid oil by-produced in vegetable oilrefining to biodiesel fuelby immobilized Candida antarctica lipase”Watanabe,Y等(2007)Journal ofMolecular Catalysis vol.44,p.99-105描述了在1-10MeOH∶FA摩尔比的存在下使用固定于疏水载体材料之上的经甘油激活的南极假丝酵母(Candidaantarctica)脂肪酶(Novozym 435)从酸油产生FAME的两步反应。
用于产生脂肪酸乙酯的方法目前是基于相对高的酶加载量,这对于工业目的是不理想的。此外,大多数应用依赖于固定于疏水的支持材料上的酶(例如Novozym 435)。疏水性聚合材料通常比无机亲水性材料(例如二氧化硅)更加昂贵。目前在大多数方法中包含修饰如在每个反应周期之间洗涤并干燥固定化的脂肪分解酶的步骤,此外,将多种量的水添加至反应也包含于许多报道的方法。
因此,仍有开发改进的方法的需要,其中在脂肪酸乙酯的产生中,可再使用固定于低成本亲水支持材料之上的脂肪分解酶。
发明内容
本发明令人意想不到地发现在高量乙醇存在下固定于亲水载体材料之上的脂肪分解酶可有效地再使用以供产生脂肪酸乙酯。
在第一个方面本发明涉及产生脂肪酸乙酯的方法,包括:
a)将包含甘油三酯、甘油二酯、甘油一酯、游离脂肪酸或其任意组合的底物与至少一种固定化的脂肪分解酶反应以提供反应混合物,其中酶加载量相对于底物为30%w/w以下,而乙醇对脂肪酸的摩尔比例(EtOH∶FA)为至少3.0当量;
b)从所得的反应混合物分离固定化的脂肪分解酶;和
c)对固定化的脂肪分解酶不经修饰直接进行至少另一次反应(at least onefurther reaction)。
在第二个方面本发明涉及在通过将乙醇与包含甘油三酯、甘油二酯、甘油一酯、游离脂肪酸或其任意组合的底物反应获得的脂肪酸乙酯的产生中再使用至少一种固定化的脂肪分解酶,其中底物中乙醇对脂肪酸的摩尔比例(EtOH∶FA)为至少3.0当量;相对于底物酶加载量为30%w/w以下;且在用于转化反应之后该酶与所得的反应混合物分离,并不经修饰直接再使用于下一个转化反应。
在第三个方面本发明涉及通过所述方法获得的组合物,其中所述组合物包含至少两种选自下组的组分:脂肪酸乙酯;甘油三酯;甘油二酯;甘油一酯;甘油;和水。
在第四个方面本发明涉及通过所述方法获得的组合物作为燃料的用途。
在第五个方面本发明涉及包含通过所述方法获得的组合物的燃料。
附图说明
图1显示了再使用固定化的细毛嗜热霉(Thermomyces lanuginosa)脂肪酶以供使用1-6当量的乙醇(EtOH)合成脂肪酸乙酯。标记表示为“周期数”,“eq.EtOH”。因此,“1,1”意指“第一个周期,1当量EtOH”,而“2,3”意指“第二个周期,3当量EtOH”。白/灰条指在4h反应之后脂肪酸乙酯含量(%,w/w),而黑条指24h反应之后的脂肪酸乙酯含量。显然1当量和2当量EtOH在第二和之后的周期中导致非常少的脂肪酸乙酯形成。关于更多细节,请参考实施例1。
定义
生物柴油:术语“生物柴油”在本文中定义为通过下述反应获得的短链醇的脂肪酸烷基酯:甘油+FFA+醇→脂肪酸烷基酯(生物柴油)+甘油+水,其中短链醇为具有1至5个碳原子(C1-C5)的醇。
脂肪分解酶:术语“脂肪分解酶”在本文中定义为甘油三酯酰基水解酶,EC 3.1.1.3,其催化反应如水解、相互酯化、转酯、酯化、醇解、酸解和氨解。
底物:术语“底物”在本文中定义为包含甘油三酯、甘油二酯、甘油一酯、游离脂肪酸或其任意组合的底物。
发明详述
生物柴油代表了用于压燃式(柴油)发动机的有希望的代用燃料。生物柴油标准(DIN 51606、EN 14214和ASTMD6751)要求或间接地规定生物燃料应为脂肪酸甲酯(FAME)。然而我们广义地将术语生物柴油用于由下述反应获得的短链醇的脂肪酸烷基酯:甘油+FFA+醇→脂肪酸烷基酯(生物柴油)+甘油+水。短链醇为具有1至5个碳原子(C1-C5)的醇。优选的短链醇是乙醇。
醇类的不稳定作用
固定化的脂肪分解酶在油中通常是非常热稳定的,而酶相互酯化的商用工艺通常在70℃进行。然而,短链醇对稳定性具有负面影响,并相应地脂肪分解酶的活性和该不稳定作用随着温度的增加而增加。醇类对脂肪分解酶的不稳定作用似随着醇分子量的增加而减少。几个研究组注意到了醇在油中的溶解度与油的不稳定作用之间的相关性。
少数事例描述了高醇剂量的积极作用:在酶非常稳定(robust),或当使用不具有失活(inactivating)性质的较大的醇的情况下,失活并不是问题。在该情况下高醇浓度可为优势,其驱动平衡反应至完全转化。
甘油三酯底物的完全转化导致甘油作为副产物生成。已显示甘油使固定化的酶失活,可能是通过物理阻断底物对酶的接触。认为高醇浓度可能通过将甘油维持在溶液中而有助于避免甘油使固定化的酶失活。已显示吸附于经使用的二氧化硅颗粒上的甘油可通过乙醇处理继以干燥来去除(“Near-quantitative production of fatty acid alkyl esters by lipase-catalyzedalcoholysis of fats and oils with adsorption of glycerol by silica gel”Stevenson等(1994)Enzyme Microb.Technol.,vol.16,p.478-484)。
其中在大量过量的乙醇存在下将固定化的脂肪分解酶再使用于生物柴油的生产的方法迄今为止尚未成功或在工业上具有吸引力。因此,令人意想不到的是脂肪酸乙酯可在至少3.0当量,即相对高的底物中乙醇对脂肪酸的摩尔比(EtOH∶FA)的存在下产生,如在本发明中公开并由实施例所阐述的。
已经反复地指出水的存在对于维持脂肪分解酶的活性是重要的,且绝大多数目前已知的方法要求将水添加至反应。令人意想不到的是,发现本发明方法可无需额外的水而实施。
洗涤和干燥步骤常常包括在本领域中已知的以去除特别是被视为抑制脂肪分解酶的活性的甘油为目的的方法中。包括使用两种不同溶剂,己烷或叔丁醇(t-BuOH)洗涤步骤令人惊讶地显示与实施例2中所示未洗涤相比,当使用2.0eq.EtOH∶FA的摩尔比例时在至少三个反应周期之内(表2)或当使用3.5eq.EtOH∶FA的摩尔比例时在至少10个周期之内(表3)洗涤并未改变酶活性。
在某些实施方案中,本发明涉及产生脂肪酸乙酯的方法,包括:a)将包含甘油三酯、甘油二酯、甘油一酯、游离脂肪酸或其任意组合的底物与至少一种固定化的脂肪分解酶反应以提供反应混合物,其中酶加载量相对于底物为30%w/w以下,而乙醇对脂肪酸的摩尔比例(EtOH∶FA)为至少3.0当量;b)从所得的反应混合物分离固定化的脂肪分解酶;和c)对固定化的脂肪分解酶不经修饰直接进行至少一次进一步的反应。
脂肪分解酶
大多数在有机合成中用作催化剂的脂肪分解酶是微生物和真菌来源的,且它们可方便地通过发酵和基本纯化获得。从多种来源提取的脂肪分解酶已成功地用于产生生物柴油。固定于疏水性丙烯酸树脂上的南极假丝酵母B脂肪酶(Novozym 435)已为最常用的用于产生生物柴油的酶。然而,取决于实验变量如底物、醇、水、温度、pH、再使用等等,可利用不同的脂肪分解酶。
在本申请中,通过两种不同的脂肪分解酶细毛嗜热霉脂肪酶(TTL)和南极假丝酵母B脂肪酶(CALB)分别使用乙醇(EtOH)和2-丙醇(iPrOH)测试了脂肪酸烷基酯的产生。对于TLL,其结果示于实施例3和5,对于CALB,实施例6和7。这些酶的脂肪分解活性与之前报道的结果并不相同,即并不一致。然而,根据这些测试,一个共同的特征是显然的,即当使用底物中至少3当量醇对脂肪酸的摩尔比例时,在10个反应周期之内脂肪酸烷基酯的高转化。似乎CALB在2.0当量的摩尔比例保持一定活性,但该活性在至少3.0当量的摩尔比例时增加。
在某些实施方案中,本发明涉及产生脂肪酸乙酯的方法,其中至少一种固定化的脂肪分解酶选自下组:细毛嗜热霉脂肪酶;南极假丝酵母A脂肪酶;南极假丝酵母B脂肪酶;Candida deformans脂肪酶;解脂假丝酵母(Candidalipolytica)脂肪酶;近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis)脂肪酶;皱落假丝酵母(Candida rugosa)脂肪酶;隐球菌属菌种(Cryptococcus spp.)S-2脂肪酶;曼赫根毛霉(Rhizomucor miehei)脂肪酶;德氏根毛霉(Rhizomucor fdelemar)脂肪酶;洋葱(假单胞菌)伯克霍尔德氏菌(Burkholderia(Pseudomonas)cepacia)脂肪酶;沙门柏干酪假单胞菌(Pseudomonas camembertii)脂肪酶;萤光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)脂肪酶;白地霉(Geotrichium candidum)脂肪酶;Hyphozyma sp.脂肪酶;产酸克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca)脂肪酶;及其变体。
在某些实施方案中,本发明涉及产生脂肪酸乙酯的方法,其中所述至少一种固定化的脂肪分解酶与选自下组的酶至少60%;至少70%;至少75%;至少80%;至少85%;至少88%;至少90%;至少92%;至少94%;至少95%;至少96%;至少97%;至少98%;或至少99%相同:细毛嗜热霉脂肪酶;南极假丝酵母A脂肪酶;南极假丝酵母B脂肪酶;Candida deformans脂肪酶;解脂假丝酵母脂肪酶;近平滑假丝酵母脂肪酶;皱落假丝酵母脂肪酶;隐球菌属菌种S-2脂肪酶;曼赫根毛霉脂肪酶;德氏根毛霉脂肪酶;洋葱(假单胞菌)伯克霍尔德氏菌脂肪酶;沙门柏干酪假单胞菌脂肪酶;萤光假单胞菌脂肪酶;白地霉脂肪酶;Hyphozyma sp.脂肪酶;产酸克雷伯氏菌脂肪酶。该特异性可基于氨基酸序列或核苷酸序列计算。
两个氨基酸序列或两个核苷酸序列间的相关性由参数“同一性”描述。就本发明而言,两个氨基酸序列之间的同一性程度使用如于EMBOSS包(EMBOSS:欧洲分子生物开放软件组(The European Molecular Biology OpenSoftware Suite),Rice等,2000,Trends in Genetics 16:276-277;http://emboss.org)的Needle程序,优选3.0.0或更晚版本中所执行的Needleman-Wunsch算法(Needleman和Wunsch,1970,J.Mol.Biol.48:443-453)来确定。所使用的任选参数为缺口开放罚分(gap open penalty)为10,缺口延伸罚分为0.5,和EBLOSUM62(BLOSUM62的EMBOSS版本)取代矩阵。使用标记为“最长同一性”的Needle的输出(使用-nobrief选项获得)作为百分比同一性并计算如下:
(相同的残基×100)/(比对的长度-比对中缺口的总数)
就本发明而言,两个脱氧核糖核苷酸序列之间的同一性程度使用如于EMBOSS包(EMBOSS:欧洲分子生物开放软件组(The European MolecularBiology Open Software Suite),Rice等,2000,如上;http://emboss.org)的Needle程序,优选3.0.0或更晚版本中所执行的Needleman-Wunsch算法(Needleman和Wunsch,1970,如上)测定。所使用的任选参数为缺口开放罚分10,缺口延伸罚分0.5,和EDNAFULL(NCBI NUC4.4的EMBOSS版本)取代矩阵。使用标记为“最长同一性”的Needle的输出(使用-nobrief选项获得)作为百分比同一性并计算如下:
(相同的脱氧核糖核苷酸×100)/(比对的长度-比对中缺口的总数)。
脂肪分解酶加载量
就本发明的目的而言,酶加载量表示为相对于底物,在反应混合物中存在的固定化的脂肪分解酶(酶+支持材料)的重量/重量百分比(%w/w)。尽管一般而言增加量的脂肪分解酶减少转化时间,从经济观点在减少的酶加载量水平操作是合意的。
在某些实施方案中,本发明涉及产生脂肪酸乙酯的方法,其中至少一种固定化脂肪分解酶加载量相对于底物为25.0%w/w以下;22.5%w/w以下;20.0%w/w以下;17.5%w/w以下;15.0%w/w以下;12.5%w/w以下;10.0%w/w以下;7.5%w/w以下;5.0%w/w以下;或2.5%w/w以下。
脂肪分解酶的固定化
由于对于人造黄油(margarine)和起酥油(shortenings)能够进行划算的甘油三酯相互酯化(以修饰融化性质)的新技术开发,在油和脂肪加工中使用固定化的酶正在经历显著的发展。固定化的酶的最基本的优势是其可从通过简单过滤的分批工艺中回收并再使用。此外,将固定化的酶填充于柱允许简单地实施连续工艺。固定化的酶通常还对催化剂的操作稳定性(与游离酶相比)具有积极作用。其使得操作更加简单(与游离酶粉末相比),且其允许在低水条件下的操作(与液体配制酶相比)。
在某些实施方案中,本发明涉及产生脂肪酸乙酯的方法,其中所述脂肪分解酶通过包埋于天然或合成基质如溶胶-凝胶、藻酸盐和角叉藻聚糖;通过交联方法如在交联的酶晶体(CLEC)和交联的酶聚集物(CLEA)中;或通过沉淀于盐晶体如包被蛋白的微晶体(PCMC)固定化于载体上。
在某些实施方案中,本发明涉及产生脂肪酸乙酯的方法,其中所述载体是选自下组的亲水载体:由氧化铝、氧化硅和硅酸盐组成的多孔无机颗粒如多孔玻璃、沸石、硅藻土、膨润土、蛭石、水滑石;和由糖聚合物组成的多孔有机颗粒如琼脂糖或纤维素。
众所周知载体的特性可对固定化的酶的性质具有非常显著的作用。两种通常应用的商业酶:Novozym 435和Lipozyme TL IM代表疏水载体(Novozym435)和亲水载体(Lipozyme TL IM)的实例。从成本观点来看,亲水载体通常比疏水聚合树脂优选,但其性质可阻止在某些应用中被利用。
底物中乙醇对脂肪酸的摩尔比例(EtOH∶FA)
过量乙醇可将平衡反应向完全转化方向驱动。就本发明而言,醇的量表示为当量(eq.),其为底物中存在的乙醇对脂肪酸的摩尔比例(EtOH∶FA)。
在某些实施方案中,本发明涉及产生脂肪酸乙酯的方法,其中底物中乙醇对脂肪酸的摩尔比例(EtOH∶FA)为至少3.5;4.0;4.5;5.0;5.5;6.0;6.5;7.0;7.5;8.0;8.5;9.0;9.5或10.0当量。
在短链醇如甲醇和乙醇的存在下蛋白质一般而言是不稳定的,且在与不溶性醇(其在油中作为滴状物存在)接触之后,脂肪分解酶的失活迅速发生。因此,通常推荐将醇的量维持在其油中的溶解度极限以下。这可通过连续或逐步添加醇来获得。
在某些实施方案中,本发明涉及产生脂肪酸乙酯的方法,其中连续或逐步添加乙醇。
取决于待用于转化反应的乙醇的总量,在逐步添加中的步骤数可变化。因此,逐步添加可由至少2个步骤;至少3个步骤;至少4个步骤;至少5个步骤;至少6个步骤;至少7个步骤;至少8个步骤;至少9个步骤;或至少10个步骤组成。
酶法生物柴油工艺设计
工艺设置是非常重要的,因为其必须考虑技术问题,如反应/产物化合物的均质性、醇的溶解性、酶的稳定性、酶的回收等。须考虑几种不同的工艺设计:分批、连续搅拌釜反应器和填充床反应器。在下述段落中将简短地概述这些。
分批工艺由于其简单的设置是用于实验室的通常工艺。该工艺可以从起始添加所有组分即大量添加(in bulk),或以推荐的逐步添加醇来进行操作。分批工艺可用于收集关于工艺的数据,例如酶的生产力。在大规模情况下该工艺设置的不利因素为所需的罐体积大,反应时间长和该工艺并非连续的事实。须考虑的另一个非常重要的事实是随着再使用次数增加酶活性的逐渐衰减。当酶活性减少时,反应时间必须相应地增加以维持恒定程度的转化。随时间,设施的能力将减少并最终变得不可接受的低。此时必须替换酶。虽然如此,困难的决定是催化剂的能力和成本之间的妥协。
连续搅拌釜反应器是具有连续补料供应和产物收回的容器。该设计需要串联的多个罐以确保对于相同反应时间相同程度的转化,意指总的罐体积也会很大。此种系统的优点在于因为所述罐可维持不同新旧程度(age)/活性的酶,设施的能力可更恒定。这也暗示可更有效地使用酶直至活性变得非常低。该设计的另一个优点是在罐之间引入分离步骤的可能性,从而消除生成的甘油。
具有固定化的酶的填充床柱系统得到液体反应物和固体催化剂之间充分限定的接触时间。此外,使用该设置,在任何特定时间酶对底物的比例较高,且整个系统可设计得相对简洁。该技术的商业规模的先例已存在于油的酶法相互酯化。对于酶法生物柴油产生,以高于溶解度的浓度添加醇引起的酶失活问题可通过在每个柱之前的逐步添加来解决。以类似的方式,可在柱之间去除反应中产生的甘油。
在某些实施方案中,本发明涉及产生脂肪酸乙酯的方法,其中所述方法选自下组工艺设计:分批、连续搅拌釜反应器、填充床柱和膨胀床反应器。
酶法产生生物柴油的原料
脂肪酸乙酯可从几种类型的植物油制备。在全球植物油生产中,棕榈油在产量上领先,且其与其他植物油相比具有最高的得率,因此经济上直观地考虑棕榈油作为用于生物柴油产生的有利的原材料。然而,也可辩论优先使用非食用油如麻风树油(Jatropha oil),因为食用油的供应并不多余。可作为在脂肪酸乙酯产生中用作底物的植物油的原材料的植物实例为如巴西棕榈(babassu)、琉璃苣(borage)、加拿大低酸油植物(canola)、椰子、玉米、棉、大麻、麻风树(jatropha)、卡兰贾(karanj)、芥子、棕榈、花生、菜籽、稻、大豆和向日葵。
由于微藻(microalga)与植物相比更高的光合作用效率以及因此每单位面积可能更高的生产力,亦考虑将微藻作为生物柴油产生中的原料。
或者,可从非植物原料如动物脂肪(如猪油、牛脂、乳脂和禽类);或海生动物油(marine oil)如鲔鱼油和福气鱼/好吉鱼(hoki)肝油来制备脂肪酸乙酯。
估计60-90%的生物柴油成本来自原料油的成本,因此使用较廉价的废油会对减少生物柴油成本有重大作用。此外,其被认为是减少并再循环废油中的重要步骤。新鲜植物油及其废物不同在于其水分和游离脂肪酸含量。与用于柴油燃料合成的常规化学路线不同,生物催化路线允许对广泛种类的原料油在酸性杂质如游离脂肪酸的存在下进行转酯作用。因此,脂肪酸馏出物(来自除臭剂/脂肪酸汽提),酸油(来自化学油精炼中的皂料裂解(soap stocksplitting)、废油和经使用的油可在生物柴油产生中用作原料。
因此,原料可为粗级别的或经进一步加工的(经精制的、经漂白的和经除臭的)。合适的油和脂肪可为纯甘油三酯或甘油三酯、甘油二酯、甘油一酯和游离脂肪酸的混合物,常见于废的植物油和动物脂肪。所述原料还可从植物油除臭馏出物获得。在原料中脂肪酸的类型包括在植物和动物油脂中以甘油酯的形式天然存在的那些。这包括油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈酸和月桂酸,仅举数例。粗植物油中的次要组分通常为磷脂、游离脂肪酸和甘油偏酯即甘油一酯和甘油二酯。
在某些实施方案中,本发明涉及产生脂肪酸乙酯的方法,其中底物选自下组:巴西棕榈油、琉璃苣油、加拿大低酸油、椰子油、玉米油、棉籽油、大麻油、麻风树油、卡兰贾油、芥子油、棕榈油、花生油、菜籽油、米糠油、大豆油和向日葵油、来自微藻的油、动物脂肪、牛脂、猪油、乳脂、禽类、海生动物油、鲔鱼油、福气鱼/好吉鱼肝油、脂肪酸馏出物、酸油、废油、经使用的油、甘油偏酯及其任意组合。
在脂肪酸乙酯产生中再使用固定化的脂肪分解酶
在某些实施方案中,本发明涉及在通过将乙醇与包含甘油三酯、甘油二酯、甘油一酯、游离脂肪酸或其任意组合的底物反应获得的脂肪酸乙酯的产生中再使用至少一种固定于亲水载体上的脂肪分解酶,其中底物中乙醇对脂肪酸的摩尔比例(EtOH∶FA)为至少3.0当量;酶加载量相对于底物为30%w/w以下;且其中将用于转化反应之后的酶从所得的反应混合物分离,且不经修饰直接再使用于下一步转化反应。修饰意指除了将固定化的酶从反应混合物分离之外的任何处理或活性如活化、洗涤、干燥等。
在某些实施方案中,本发明涉及在脂肪酸乙酯的产生中再使用至少一种固定化的脂肪分解酶,其中所述固定化的脂肪分解酶选自下组:细毛嗜热霉脂肪酶;南极假丝酵母A脂肪酶;南极假丝酵母B脂肪酶;Candida deformans脂肪酶;解脂假丝酵母脂肪酶;近平滑假丝酵母脂肪酶;皱落假丝酵母脂肪酶;隐球菌属菌种S-2脂肪酶;曼赫根毛霉脂肪酶;德氏根毛霉脂肪酶;洋葱(假单胞菌)伯克霍尔德氏菌脂肪酶;沙门柏干酪假单胞菌脂肪酶;萤光假单胞菌脂肪酶;白地霉脂肪酶;Hyphozyma sp.脂肪酶;产酸克雷伯氏菌脂肪酶;及其变体。
在某些实施方案中,本发明涉及在脂肪酸乙酯的产生中再使用至少一种固定化的脂肪分解酶,其中至少一种固定化的脂肪分解酶的加载量相对于底物为25.0%w/w以下;22.5%w/w以下;20.0%w/w以下;17.5%w/w以下;15.0%w/w以下;12.5%w/w以下;10.0%w/w以下;7.5%w/w以下;5.0%w/w以下;或2.5%w/w以下。
在某些实施方案中,本发明涉及在脂肪酸乙酯产生中再使用至少一种固定化的脂肪分解酶,其中所述脂肪分解酶通过包埋于天然或合成基质如溶胶-凝胶、藻酸盐和角叉藻聚糖;通过交联方法如交联的酶晶体(CLEC)和交联的酶聚集物(CLEA);或通过沉淀于盐晶体如包被蛋白的微晶体(PCMC)固定于载体上。
在某些实施方案中,本发明涉及在脂肪酸乙酯产生中再使用至少一种固定化的脂肪分解酶,其中所述载体是选自下组的亲水载体:由氧化铝、氧化硅和硅酸盐组成的多孔无机颗粒如多孔玻璃、沸石、硅藻土、膨润土、蛭石、水滑石;和由糖聚合物组成的多孔有机颗粒如琼脂糖或纤维素。
在某些实施方案中,本发明涉及在脂肪酸乙酯产生中再使用至少一种固定化的脂肪分解酶,其中底物中乙醇对脂肪酸的摩尔比例(EtOH∶FA)为至少3.5;4.0;4.5;5.0;5.5;6.0;6.5;7.0;7.5;8.0;8.5;9.0;9.5或10.0当量。
在某些实施方案中,本发明涉及在脂肪酸乙酯产生中再使用至少一种固定化的脂肪分解酶,其中连续或逐步添加乙醇。
在某些实施方案中,本发明涉及在脂肪酸乙酯产生中再使用至少一种固定化的脂肪分解酶,其中所述方法选自下组的工艺设计:分批、连续搅拌釜反应器、填充床柱和膨胀床反应器。
在某些实施方案中,本发明涉及在脂肪酸乙酯产生中再使用至少一种固定化的脂肪分解酶,其中底物选自下组:巴西棕榈油、琉璃苣油、加拿大低酸油、椰子油、玉米油、棉籽油、大麻油、麻风树油、卡兰贾油、芥子油、棕榈油、花生油、菜籽油、米糠油、大豆油和向日葵油、来自微藻的油、动物脂肪、牛脂、猪油、乳脂、禽类、海生动物油、鲔鱼油、福气鱼/好吉鱼肝油、脂肪酸馏出物、酸油、废油、经使用的油、甘油偏酯及其任意组合。
组合物及其作为燃料的用途
在某些实施方案中,本发明涉及通过产生脂肪酸乙酯的方法获得的组合物,其中所述组合物包含至少两种选自下组的组分:脂肪酸乙酯;甘油三酯;甘油二酯;甘油一酯;甘油和水。
脂肪酸烷基酯用于广泛范围的产品并用作合成中间物。其一些工业应用包括用作润滑剂、增塑剂、防锈剂、钻孔和切削油以及合成超级酰胺(superamides)和脂肪醇的起始材料。多种脂肪酸烷基酯可用于化妆品或用作色拉油。本发明的某些实施方案特别涉及燃料。短链醇的脂肪酸烷基酯是无毒的、可生物降解的,并由于其与那些基于石油的燃料在十六烷值、能量含量、粘性和相变中的类似性为基于石油的燃料的完全或部分的优秀替代品。
根据某些实施方案,本发明涉及由至少两种下述组分的混合物组成的组合物:FAEE;甘油三酯;甘油二酯;甘油一酯;甘油;和水。所述组合物可潜在地通过本领域已知方法如蒸馏(包括闪蒸、汽提和除臭);相分离;提取;和干燥来精制或纯化。此类精制的目的可为从组合物去除或回收一种或多种上述提及的组分。实例包括但不限于干燥以供去除水;相分离以供去除甘油和蒸馏以供分离FAEE。因此,可涵盖粗反应混合物(组合物)可无需进一步精炼而施用,或通过一种或多种方法精炼。
在某些实施方案中,本发明涉及由产生脂肪酸乙酯的方法获得的组合物作为燃料的用途。
在某些实施方案中,本发明涉及由产生脂肪酸乙酯的方法获得的组合物作为燃料的用途,其中所述组合物经精炼。
在某些实施方案中,本发明涉及燃料,其包含由产生脂肪酸乙酯的方法获得的组合物。
在某些实施方案中,本发明涉及燃料,其包含由产生脂肪酸乙酯的方法获得的组合物,其中所述组合物经精炼。
本发明进一步由下述实施例描述,其不应视为限制本发明的范围。
实施例
用作缓冲液和底物的化学品为至少试剂级的商品。
培养基和溶液
经精炼、漂白、除臭的大豆油(SBO)购自Schulz Food Service A/SDenmark)。乙醇为购自Sigma-Aldrich的绝对乙醇(99.8%v/v)。所有其他化学品购自Sigma-Aldrich并不经进一步纯化而使用。NMR分析在VarianMercury VX-400MHz系统上在30℃使用CDCl3溶剂进行。固定于氧化硅上的细毛嗜热霉脂肪酶(TLL)和固定于氧化硅上的南极假丝酵母B脂肪酶(CALB)从Novozymes A/S,Bagsvaerd,Denmark获得。
实施例1:在使用1-6当量EtOH的FAEE分批合成中再使用固定化的细毛嗜热霉脂肪酶
我们在由固定于氧化硅上的细毛嗜热霉脂肪酶(TLL)(Novozymes A/S,Bagsvaerd,Denmark)催化的反应中研究了使用大豆油(SBO)和乙醇(EtOH)的脂肪酸乙酯合成。FAEE反应是在100mL螺旋盖锥形瓶中进行的。将20mL SBO和1g固定化的酶添加至每个烧瓶。添加的EtOH的量相对于油中脂肪酸的总量(即[EtOH]∶[FA])从1至6摩尔当量变动。将EtOH以三个相等的部分在t=0h,t=2h和t=4h逐步添加。为了起始反应,添加第一部分的EtOH,并将烧瓶闭合并置于35℃的水浴定轨振荡器中。
在转化至FAEE之后,进行1H NMR分析。因此,将20微升的等分试样从反应混合物中取出以供在4h和在24h之后进行分析,此时反应处于平衡。至FAEE的转化如“Quantification of soybean oil ethanolysis with 1H NMR”Neto等(2004)J.Am.Oil Chem.Soc.Vol.81,p.1111-1114中所述进行计算。
在24h之后,所有的反应通过从固定化的酶倾去反应混合物来终止。另一个反应周期通过将新的SBO和EtOH添加至固定化的酶来立即起始。
表1:4h/24h之后FAEE的含量(%w/w)
上述数据清楚地记录了酶在1eq.或2eq.EtOH存在下失活,而在与3至6eq.EtOH的反应中,酶活性在至少10个周期中得到保持。
实施例2:在周期之间具有溶剂洗涤的FAEE分批合成中再使用固定化的细毛嗜热霉脂肪酶
除了下述修正,该实验基本上如实施例1中所述实验进行。仅测试了2.0eq.和3.5eq.EtOH。逐步添加EtOH如下:t=0h:0.5eq.;t=2h:0.5eq.;t=4h:1eq.(总计2eq.)或t=0h:1eq.;t=2h:1eq.;t=4h:.5eq.(总计3.5eq.)。在每个周期之后,将反应混合物从固定化的酶倾出,并对其进行下述处理:a)无洗涤;b)用己烷洗涤;或c)用叔丁醇(t-BuOH)洗涤。在处理之后,添加新的SBO和EtOH,并起始下一个反应周期(即不尝试通过干燥酶来去除残余的溶剂)。在6h和24h之后取样以供NMR分析。
表2:使用2eq.EtOH获得的FAEE含量(%w/w)
表3:使用3.5eq.EtOH获得的FAEE含量(%w/w)
这些数据显示,即使用己烷或t-BuOH在周期之间洗涤酶,2eq.EtOH仍使酶迅速失活。使用3.5eq.EtOH,酶活性在此测试的10个周期中得到保持,无论该酶是否经洗涤。
实施例3:在使用一步/大量添加EtOH的FAEE分批合成中再使用固定化的细毛嗜热霉脂肪酶
该实验基本上如实施例1中所述实验进行,具有下述修正。EtOH并非逐步添加,而是在t=0h大量添加。
表4:在4h/24h之后的FAEE含量(%w/w)
结果显示,在低于3.0eq.EtOH,酶活性迅速丧失,而在至少3eq.EtOH,部分酶活性在10个周期中得到保持。与实施例1中描述的逐步添加相比,一步或大量添加EtOH显然对酶是有害的。因此,优选逐步或者连续添加EtOH。
实施例4:在使用1-6eq.MeOH的FAME分批合成中再使用固定化的细毛嗜热霉脂肪酶
该实验基本上如实施例1中所述实验进行,具有下述修正。将1-6eq.甲醇(MeOH)代替EtOH添加(即FAME合成)。
从1H NMR光谱将转化率计算为%FAME=100*(A2/3)/(A3/3),其中A2为-OCH3的积分[3.60-3.70ppm],而A3为来自所有脂肪酸的-CH3的积分[0.85-0.95ppm]。
表5:在4h/24h之后的FAME含量(%w/w)
仅仅反应1(使用1.0eq.MeOH)在第一个周期显示一些转化。该活性显著地在周期2中减少,并在周期3中缺乏。因此,当使用MeOH以供FAME合成时,未观察到至少3.0eq.EtOH存在下FAEE的高产生结果。
实施例5:在使用1-6eq.iPrOH的FAIE分批合成中再使用固定化的细毛嗜热霉脂肪酶
该实验基本上如实施例1中所述实验进行,具有下述修正。使用1-6eq.2-丙醇(iPrOH)代替EtOH(即FAIE合成)。将iPrOH以一个部分在t=0h添加。
从1H NMR光谱将转化率计算为%FAIE=100*(A2/1)/(A3/3),其中A2为-OCH(CH3)2的积分[5.00-5.05ppm],而A3为来自所有脂肪酸的-CH3的积分[0.85-0.95ppm]。
在该实验中,未在任何反应中观察到FAIE的转化。这可能是因为TLL酶的活性位点并不接受iPrOH,因此可能并不催化该反应。
实施例6:在使用1-6eq.EtOH的FAEE分批合成中再使用固定化的南极假丝酵母B脂肪酶
该实验基本上如实施例1中所述实验进行,具有下述修正。使用固定于氧化硅上的南极假丝酵母B脂肪酶(CALB)(Novozymes A/S,Bagsvaerd,Denmark)代替细毛嗜热霉脂肪酶。EtOH并不逐步添加,而是在t=0h大量添加。
表6:在4h/24h之后的FAEE含量(%w/w)
该数据显示1eq.和2eq.EtOH导致较差的结果。使用1eq.EtOH,酶在第三个周期之后失活。使用2eq.EtOH,在全部10个周期中维持一些活性。这与TLL的结果相反,后者中使用1eq.和2eq.EtOH在周期No.1之后即已导致酶失活。因此,在该实施例中,EtOH的最佳剂量似为约4-5eq.。
实施例7:在使用1-6eq.EtOH的FAIE分批合成中再使用南极假丝酵母B脂肪酶
该实验基本上如实施例1中所述实验进行,具有下述修正。使用固定于氧化硅上的南极假丝酵母B脂肪酶(CALB)(Novozymes A/S,Bagsvaerd,Denmark)代替细毛嗜热霉脂肪酶。使用2-丙醇(iPrOH)代替EtOH(即FAIE合成)。iPrOH在t=0h以一个部分添加。
从1H NMR光谱将转化率计算为%FAIE=100*(A2/1)/(A3/3),其中A2为-OCH(CH3)2的积分[5.00-5.05ppm],而A3为来自所有脂肪酸的-CH3的积分[0.85-0.95ppm]。
表7:在4h/24h之后的FAIE含量(%w/w)
显然,与TLL相反,CALB可催化该反应(与实施例5相比)。在大多数反应中24h之后获得了高转化(70-90%)。同样至少3.0eq.醇导致更高的转化(与使用1.0eq.或2.0eq.EtOH的反应相比)。
Claims (15)
1.一种产生脂肪酸乙酯的方法,包括:
a)将包含甘油三酯、甘油二酯、甘油一酯、游离脂肪酸或其任意组合的底物与至少一种固定化的脂肪分解酶反应以提供反应混合物,其中酶加载量相对于底物为30%w/w以下,而乙醇对脂肪酸的摩尔比例(EtOH∶FA)为至少3.0当量;
b)从所得的反应混合物分离固定化的脂肪分解酶;和
c)对固定化的脂肪分解酶不经修饰直接进行至少另一次反应。
2.权利要求1的方法,其中所述固定化的脂肪分解酶选自下组:细毛嗜热霉(Thermomyces lanuginose)脂肪酶;南极假丝酵母(Candida Antarctica)A脂肪酶;南极假丝酵母B脂肪酶;Candida deformans脂肪酶;解脂假丝酵母(Candida lipolytica)脂肪酶;近平滑假丝酵母(Candida parapsilosis)脂肪酶;皱落假丝酵母(Candida rugosa)脂肪酶;隐球菌属菌种(Cryptococcus spp.)S-2脂肪酶;曼赫根毛霉(Rhizomucor miehei)脂肪酶;德氏根毛霉(Rhizomucor delemar)脂肪酶;洋葱(假单胞菌)伯克霍尔德氏菌(Burkholderia(Pseudomonas)cepacia)脂肪酶;沙门柏干酪假单胞菌(Pseudomonas camembertii)脂肪酶;萤光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)脂肪酶;白地霉(Geotrichium candidum)脂肪酶;Hyphozyma sp.脂肪酶;产酸克雷伯氏菌(Klebsiella oxytoca)脂肪酶;及其变体。
3.权利要求1或2的方法,其中所述至少一种固定化脂肪分解酶加载量相对于底物为25.0%w/w以下;22.5%w/w以下;20.0%w/w以下;17.5%w/w以下;15.0%w/w以下;12.5%w/w以下;10.0%w/w以下;7.5%w/w以下;5.0%w/w以下;或2.5%w/w以下。
4.权利要求1-3任一项的方法,其中所述脂肪分解酶通过包埋于天然或合成基质如溶胶-凝胶、藻酸盐和角叉藻聚糖;通过交联方法如交联的酶晶体(CLEC)和交联的酶聚集物(CLEA);或通过沉淀于盐晶体如包被蛋白的微晶体(PCMC)固定化于载体上。
5.权利要求4的方法,其中所述载体是选自下组的亲水载体:由氧化铝、氧化硅和硅酸盐组成的多孔无机颗粒如多孔玻璃、沸石、硅藻土、膨润土、蛭石、水滑石;和由糖聚合物组成的多孔有机颗粒如琼脂糖或纤维素。
6.权利要求1-5任一项的方法,其中底物中乙醇对脂肪酸的摩尔比例(EtOH∶FA)为至少3.5;4.0;4.5;5.0;5.5;6.0;6.5;7.0;7.5;8.0;8.5;9.0;9.5或10.0当量。
7.权利要求6的方法,其中连续或逐步添加乙醇。
8.权利要求1-7任一项的方法,其中所述方法选自下组的工艺设计:分批、连续搅拌釜反应器、填充床柱和膨胀床柱反应器。
9.权利要求1-8任一项的方法,其中所述底物选自下组:巴西棕榈油、琉璃苣油、加拿大低酸油、椰子油、玉米油、棉籽油、大麻油、麻风树油、卡兰贾油、芥子油、棕榈油、花生油、菜籽油、米糠油、大豆油和向日葵油、来自微藻的油、动物脂肪、牛脂、猪油、乳脂、禽类、海生动物油、鲔鱼油、福气鱼/好吉鱼肝油、脂肪酸馏出物、酸油、废油、经使用的油、甘油偏酯及其任意组合。
10.在通过将乙醇与包含甘油三酯、甘油二酯、甘油一酯、游离脂肪酸或其任意组合的底物反应获得的脂肪酸乙酯的产生中再使用至少一种固定于亲水载体上的脂肪分解酶,其中底物中乙醇对脂肪酸的摩尔比例(EtOH∶FA)为至少3.0当量;酶加载量相对于底物为30%w/w以下;且其中将用于转化反应之后的酶从所得的反应混合物分离,且不经修饰直接再使用于下一步转化反应。
11.通过权利要求1-9任一项的方法获得的组合物,其中所述组合物包含至少两种选自下组的成分:脂肪酸乙酯;甘油三酯;甘油二酯;甘油一酯;甘油和水。
12.权利要求11的组合物作为燃料的用途。
13.权利要求12的用途,其中所述组合物经精炼。
14.一种燃料,包含由权利要求1-9任一项的方法获得的组合物。
15.权利要求14的燃料,其中所述组合物经精炼。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP08168052.2 | 2008-10-31 | ||
EP08168052 | 2008-10-31 | ||
PCT/EP2009/064300 WO2010049491A1 (en) | 2008-10-31 | 2009-10-29 | Enzymatic production of fatty acid ethyl esters |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102272317A true CN102272317A (zh) | 2011-12-07 |
Family
ID=40456981
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2009801530708A Pending CN102272317A (zh) | 2008-10-31 | 2009-10-29 | 脂肪酸乙酯的酶法产生 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20110219675A1 (zh) |
EP (1) | EP2350301A1 (zh) |
CN (1) | CN102272317A (zh) |
AR (1) | AR074019A1 (zh) |
BR (1) | BRPI0920048A2 (zh) |
RU (1) | RU2011121868A (zh) |
WO (1) | WO2010049491A1 (zh) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103045664A (zh) * | 2012-12-15 | 2013-04-17 | 华中科技大学 | 利用脱臭馏出物生产生物柴油和甾醇及维生素e的方法 |
CN103429747A (zh) * | 2011-01-21 | 2013-12-04 | 诺维信公司 | 产生脂肪酸烃基酯 |
CN104178530A (zh) * | 2014-08-13 | 2014-12-03 | 暨南大学 | 一种利用鼓泡式反应器制备甘油二酯的方法 |
CN106480114A (zh) * | 2015-08-25 | 2017-03-08 | 丰益(上海)生物技术研发中心有限公司 | 制备生物柴油的方法 |
CN107043794A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-08-15 | 浙江工业大学 | 一种酶催化红花油醇解制备脂肪酸乙酯的方法 |
CN108148827A (zh) * | 2016-12-02 | 2018-06-12 | 丰益(上海)生物技术研发中心有限公司 | 固定化酶及其制备方法和用途 |
CN113939589A (zh) * | 2019-05-29 | 2022-01-14 | 诺维信公司 | 用于酯化和酯交换的脂肪分解聚合物颗粒 |
CN114507652A (zh) * | 2022-03-08 | 2022-05-17 | 北京工商大学 | 一株伯克霍尔德氏菌酯合成酶Bur01的纯化和晶体制备方法 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9040263B2 (en) | 2010-07-28 | 2015-05-26 | Butamax Advanced Biofuels Llc | Production of alcohol esters and in situ product removal during alcohol fermentation |
WO2011159967A1 (en) | 2010-06-18 | 2011-12-22 | Butamax(Tm) Advanced Biofuels Llc | Extraction solvents derived from oil for alcohol removal in extractive fermentation |
WO2012049180A1 (en) * | 2010-10-13 | 2012-04-19 | Novozymes A/S | Processing of oils and fats |
US20150353970A1 (en) * | 2012-12-31 | 2015-12-10 | Trans Bio-Diesel Ltd. | Enzymatic transesterification/esterification processing systems and processes employing lipases immobilzed on hydrophobic resins |
ES2695327A1 (es) * | 2017-06-28 | 2019-01-03 | Consejo Superior Investigacion | Sintesis de biodiesel catalizada por un crudo enzimatico inmovilizado sobre particulas magneticas |
CN115927288A (zh) * | 2022-07-28 | 2023-04-07 | 南京林业大学 | 一种固定化脂肪tll酶及固体结合肽在其固定化中的应用 |
WO2024089298A1 (es) * | 2022-10-24 | 2024-05-02 | Selabtec Sciences, Slu | Método para preparar una composición de biocombustible |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1648207A (zh) * | 2004-12-23 | 2005-08-03 | 大连理工大学 | 一种偶联生产生物柴油和1,3-丙二醇的方法 |
CN101284999A (zh) * | 2008-05-21 | 2008-10-15 | 华中科技大学 | 一种酶法制备生物柴油的方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5232843A (en) * | 1989-10-20 | 1993-08-03 | Unilever Patent Holdings Bv | Preparation of immobilized lipase by adsorption of lipase and a non-lipase protein on a support |
DE102005002700A1 (de) * | 2005-01-19 | 2006-07-27 | Cognis Deutschland Gmbh & Co. Kg | Zusammensetzungen verwendbar als Biotreibstoff |
US7790429B2 (en) * | 2007-11-28 | 2010-09-07 | Transbiodiesel Ltd. | Robust multi-enzyme preparation for the synthesis of fatty acid alkyl esters |
-
2009
- 2009-10-29 US US13/125,189 patent/US20110219675A1/en not_active Abandoned
- 2009-10-29 CN CN2009801530708A patent/CN102272317A/zh active Pending
- 2009-10-29 WO PCT/EP2009/064300 patent/WO2010049491A1/en active Application Filing
- 2009-10-29 RU RU2011121868/10A patent/RU2011121868A/ru not_active Application Discontinuation
- 2009-10-29 EP EP09744394A patent/EP2350301A1/en not_active Withdrawn
- 2009-10-29 BR BRPI0920048-7A patent/BRPI0920048A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2009-10-30 AR ARP090104203A patent/AR074019A1/es not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1648207A (zh) * | 2004-12-23 | 2005-08-03 | 大连理工大学 | 一种偶联生产生物柴油和1,3-丙二醇的方法 |
CN101284999A (zh) * | 2008-05-21 | 2008-10-15 | 华中科技大学 | 一种酶法制备生物柴油的方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
NOUREDDINI H等: "Immobilized Pseudornonas cepacia lipase for biodiesel fuel production from soybean oil", 《BIORESOURCE TECHNOLOGY》 * |
SELMI B AND THOMAS D: "Immobilized lipase-catalyzed ethanolysis of sunflower oil in a solvent-free medium", 《JOURNAL OF THE AMERICAN OIL CHEMISTS’ SOCIETY》 * |
SHIMADA Y等: "Enzymatic alcoholysis for biodiesel fuel production and application of the reaction to oil processing", 《JOURNAL OF MOLECULAR CATALYSIS B: ENZYMATIC》 * |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103429747A (zh) * | 2011-01-21 | 2013-12-04 | 诺维信公司 | 产生脂肪酸烃基酯 |
CN103045664A (zh) * | 2012-12-15 | 2013-04-17 | 华中科技大学 | 利用脱臭馏出物生产生物柴油和甾醇及维生素e的方法 |
CN104178530A (zh) * | 2014-08-13 | 2014-12-03 | 暨南大学 | 一种利用鼓泡式反应器制备甘油二酯的方法 |
WO2016023413A1 (zh) * | 2014-08-13 | 2016-02-18 | 暨南大学 | 一种利用鼓泡式反应器制备甘油二酯的方法 |
US10138501B2 (en) | 2014-08-13 | 2018-11-27 | Jinan University | Method for preparing diglyceride using bubble column reactor |
CN106480114A (zh) * | 2015-08-25 | 2017-03-08 | 丰益(上海)生物技术研发中心有限公司 | 制备生物柴油的方法 |
CN106480114B (zh) * | 2015-08-25 | 2021-10-08 | 丰益(上海)生物技术研发中心有限公司 | 制备生物柴油的方法 |
CN108148827A (zh) * | 2016-12-02 | 2018-06-12 | 丰益(上海)生物技术研发中心有限公司 | 固定化酶及其制备方法和用途 |
CN108148827B (zh) * | 2016-12-02 | 2022-09-23 | 丰益(上海)生物技术研发中心有限公司 | 固定化酶及其制备方法和用途 |
CN107043794A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-08-15 | 浙江工业大学 | 一种酶催化红花油醇解制备脂肪酸乙酯的方法 |
CN113939589A (zh) * | 2019-05-29 | 2022-01-14 | 诺维信公司 | 用于酯化和酯交换的脂肪分解聚合物颗粒 |
CN114507652A (zh) * | 2022-03-08 | 2022-05-17 | 北京工商大学 | 一株伯克霍尔德氏菌酯合成酶Bur01的纯化和晶体制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2350301A1 (en) | 2011-08-03 |
RU2011121868A (ru) | 2012-12-10 |
BRPI0920048A2 (pt) | 2015-08-25 |
AR074019A1 (es) | 2010-12-15 |
WO2010049491A1 (en) | 2010-05-06 |
US20110219675A1 (en) | 2011-09-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102272317A (zh) | 脂肪酸乙酯的酶法产生 | |
Monteiro et al. | Liquid lipase preparations designed for industrial production of biodiesel. Is it really an optimal solution? | |
Fjerbaek et al. | A review of the current state of biodiesel production using enzymatic transesterification | |
Moazeni et al. | Enzymatic transesterification for biodiesel production from used cooking oil, a review | |
Ghaly et al. | Production of biodiesel by enzymatic transesterification | |
Robles-Medina et al. | Biocatalysis: towards ever greener biodiesel production | |
Antczak et al. | Enzymatic biodiesel synthesis–key factors affecting efficiency of the process | |
Adamczak et al. | The application of biotechnological methods for the synthesis of biodiesel | |
Shimada et al. | Enzymatic alcoholysis for biodiesel fuel production and application of the reaction to oil processing | |
Azócar et al. | Biotechnological processes for biodiesel production using alternative oils | |
Nielsen et al. | Enzymatic biodiesel production: technical and economical considerations | |
Stamenković et al. | The production of biodiesel from vegetable oils by ethanolysis: Current state and perspectives | |
Christopher et al. | Enzymatic biodiesel: Challenges and opportunities | |
Parawira | Biotechnological production of biodiesel fuel using biocatalysed transesterification: a review | |
Atadashi et al. | Production of biodiesel using high free fatty acid feedstocks | |
Ognjanovic et al. | Enzymatic conversion of sunflower oil to biodiesel in a solvent-free system: Process optimization and the immobilized system stability | |
Gog et al. | Biodiesel production using enzymatic transesterification–current state and perspectives | |
Luković et al. | Biodiesel fuel production by enzymatic transesterification of oils: recent trends, challenges and future perspectives | |
Holm et al. | The evolution of enzymatic interesterification in the oils and fats industry | |
EP2145011B1 (en) | Method for producing biodiesel | |
Mulalee et al. | Influences of operating conditions on biocatalytic activity and reusability of Novozym 435 for esterification of free fatty acids with short-chain alcohols: A case study of palm fatty acid distillate | |
Choi et al. | Synthesis of fatty acid ethyl ester from acid oil in a continuous reactor via an enzymatic transesterification | |
Tao et al. | Enhancing trimethylolpropane esters synthesis through lipase immobilized on surface hydrophobic modified support and appropriate substrate feeding methods | |
Pinyaphong et al. | Biodiesel fuel production by methanolysis of fish oil derived from the discarded parts of fish catalyzed by Carica papaya lipase | |
Ondul et al. | Biocatalytic production of biodiesel from vegetable oils |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20111207 |