CN102367459B - 米根霉ty gf1及其全细胞催化蚕蛹油制备生物柴油的应用 - Google Patents

米根霉ty gf1及其全细胞催化蚕蛹油制备生物柴油的应用 Download PDF

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Abstract

米根霉TY GF1及其全细胞催化蚕蛹油制备生物柴油的应用，一株米根霉(Rhizopus oryzae)TY GF1菌株，保藏日期为2010年12月20日，保藏登记号为CGMCC No.4490。一株米根霉(Rhizopus oryzae)TY GF1菌株产胞内脂肪酶条件及其全细胞催化蚕蛹油制备生物柴油。

Description

米根霉TY GF1及其全细胞催化蚕蛹油制备生物柴油的应用
技术领域
本发明属于微生物技术领域，尤其涉及一株米根霉TY GF1产胞内脂肪酶条件及其全细胞催化制备生物柴油的应用。
背景技术
现有技术：生物柴油是指植物油与甲醇进行酯交换制造的脂肪酸甲酯，是一种洁净的生物燃料。与常规柴油相比，脂肪酸甲酯具有一些不可比拟的特性：①闪点高，安全性能好；②黏度低，十六烷值大于49(石油柴油的十六烷值仅为45)，抗爆性好，燃烧充分；③环保性能优良。一方面由于其不含硫，因而不会导致酸雨的形成；另一方面其燃烧产生的CO2与其植物生长吸收的CO2基本持平，可认为不会加剧温室效应；④易降解、可再生，是典型的绿色、可再生能源。
生物柴油的研究最早是从20世纪70年代开始的，最初的研究目的主要是解决当时的能源危机，一些发达国家为了解决自身的能源需求，致力于开发来源于生物质的能源，研究主要集中在利用植物油或者动物脂肪直接作为替代燃料使用。近年来，随着能源危机的日益紧迫，以及环境问题的日益尖锐，迫使人们寻找一些不仅可以再生，而且清洁、环境友好的新能源。欧盟委员会统计，2006年底全球生物柴油产量超过600万t，努力实现生物燃料替代矿物燃料比2010年达到5.57％，2020年达到20％。因此，生物柴油的开发研究工作将进入到一个新阶段。
目前，生物柴油的生产主要以植物油、动物油和地沟油等为原料，且生物柴油的方法较多，如CN1400281公开了以动物油为原料采用高酸催化制备生物柴油，CN1560197公开了以潲水油为原料采用酸法制备生物柴油，CN101153220公开了以地沟油为原料采用碱和生物酶催化制备生物柴油，CN101691519公开了以粗制蚕蛹油为原料用固体碱催化制备生物柴油，CN101177617公开了以粗制植物油为原料采用碱催化制备生物柴油，CN101195759公开了以乌桕梓油为原料制备采用碱催化制备生物，CN101230309公开了以棕榈油为原料采用高酸催化制备生物柴油，CN101230320公开了以植物油为原料采用酵母全细胞固定化制备。然而，对于采用酶法或全细胞催化蚕蛹油制备生物柴油还未见报道。
采用米根霉TY GF1的全细胞催化蚕蛹油制备生物柴油，一方面克服了原料油不足的问题，这是由于餐饮废油的供给数量有限；食用油价格昂贵，且中国本来就是一个油脂短缺的国家。近年来植物油进口量都在数百万吨，而且还呈现上升趋势；而棕榈油、麻疯树油等能源作物的栽培需要消耗大量的人力和物力，且能源作物占用大量的土地面积，并不符合中国的国情；大部分动物油脂量小且冷凝点高，不适合作为生物柴油的原料，致使我国生物柴油的发展受到了很大的限制。因此，只有提供更多廉价且量大的油脂原料，才能改变国内生物柴油的现状。
我国的蚕蛹资源丰富，产量约占全世界总产量的80％，年产鲜蛹30万t以上，且干蚕蛹中含有约30％的油脂，目前还未见到蚕蛹油用于酶法或全细胞法生产生物柴油的报道。蚕蛹油用于生物柴油生产，将使得大量废弃蚕蛹得以重新开发利用，由于其价格低廉，这就为国内生物柴油的研究与开发提供了机遇，也补充了生物柴油原料不足。另一方面，克服了化学法(酸法或碱法)生产能耗大，副产物甘油分离困难，产品后处理复杂，去除催化剂难度太而且存在污染排放等问题。此外，采用全细胞作为催化剂克服了脂肪酶复杂的回收、纯化操作以及固定化过程，大大降低了脂肪酶的成本。
发明内容
技术问题：针对以上问题，本发明提供一株桑根腐病致病菌米根霉TY GF1及其在制备生物柴油中的应用方法，使得该菌株产的胞内脂肪酶能够高效的催化植物油制备生物柴油。
技术方案：一株米根霉(Rhizopus oryzae)TY.GF1菌株，保藏日期为2010年12月20日，保藏单位名称：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏登记号为CGMCC No.4490。米根霉Rhizopus oryzae TY GF1全细胞催化蚕蛹油制备生物柴油的应用，具体步骤为：在温度25～40℃的培养基中接菌，摇瓶培养1～3d，所述培养基的pH 5.0～7.0，每升培养基中：蔗糖5～20g、蛋白胨20～70g、芥花籽油5～20g、硝酸钠0.8～1.4g、七水合硫酸镁0.2～0.8g、磷酸二氢钾0.8～1.4g、吐温-80 0.5％～2％；将培养的发酵混合液减压抽滤，得到的菌丝体再冷冻干燥8～12h后备用。配制酯交换反应体系，每100mL锥形瓶中：蚕蛹油6g、全细胞(菌丝体)0.2～0.8g、0.2M乙酸钠缓冲液(pH5.0～7.0)0.1～0.4mL，甲醇1.05～2.1g，分三次加入，在25～40℃条件下，转速120～200rpm，反应时间48～72h，取发酵液离心经气相色谱分析。
有益效果：
本发明首次发现桑树根腐病病原菌米根霉TY GF1产胞内脂肪酶特性，并且能够高效催化蚕蛹油制备生物柴油。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
GC检测条件：
色谱柱：Agilent HP-INNOWAX(30m×0.25mm×0.25μm)；气化室和检测器温度为280℃，柱箱温度为215℃；进样量1μL；柱流量1mL/min，分流比为50∶1。
实施例1
将斜面上生长较好的米根霉(Rhizopus oryzae)TY GF1菌体转接到产酶诱导培养基中。在温度35℃的培养基中接菌，摇瓶培养2d，所述培养基的pH 5.0，每升培养基中：蔗糖5g、蛋白胨2g、芥花籽油5g、硝酸钠1.2g、七水合硫酸镁0.5g、磷酸二氢钾1.2g、吐温-80 1.5％；将培养的发酵混合液减压抽滤，得到的菌丝体再冷冻干燥12h后备用。配制酯交换反应体系，每100mL锥形瓶中：蚕蛹油6g、甲醇0.35g、全细胞(菌丝体)0.5g、0.2M乙酸钠缓冲液(pH5.0)0.2mL，每隔24h加一次甲醇，总共三次，转速150rpm，反应时间72h，取发酵液经气相色谱分析。
实施例2
本实施例说明了米根霉(Rhizopus oryzae)TY GF1基于全细胞添加量0.8g对催化蚕蛹油制备生物柴油的特性。
酯交换反应体系，每100mL锥形瓶中：蚕蛹油6g、甲醇0.35g、0.2M乙酸钠缓冲液(pH5.0)0.2mL、全细胞(菌丝体)0.8g，每隔24h加一次甲醇，总共三次，转速150rpm，反应时间72h，取发酵液经气相色谱分析，生物柴油转换率为54.7％。
实施例3
本实施例的方法与实施例2相同，改变全细胞添加量为0.5g，检测其生物柴油转换率。
酯交换反应体系，每100mL锥形瓶中：蚕蛹油6g、甲醇0.35g、0.2M乙酸钠缓冲液(pH5.0)0.2mL、全细胞(菌丝体)0.8g，每隔24h加一次甲醇，总共三次，转速150rpm，反应时间72h，取发酵液经气相色谱分析，生物柴油转换率为35.3％。
实施例4
本实施例的方法与实施例2相同，改变全细胞添加量为0.2g，检测其生物柴油转换率。
酯交换反应体系，每100mL锥形瓶中：蚕蛹油6g、甲醇0.35g、0.2M乙酸钠缓冲液(pH5.0)0.2mL、全细胞(菌丝体)0.8g，每隔24h加一次甲醇，总共三次，转速150rpm，反应时间72h，取发酵液经气相色谱分析，生物柴油转换率为23.8％。

Claims (1)

1.保藏登记号为CGMCC No. 4490的米根霉（Rhizopus oryzae）TY.GF1在催化蚕蛹油制备生物柴油中的应用，其特征在于具体步骤为：
a.利用米根霉TY.GF1产胞内脂肪酶：在温度25～40℃的培养基中接菌，摇瓶培养1～3d，所述培养基的pH 5.0～7.0，每升培养基中：蔗糖5～20g、蛋白胨20～70g、芥花籽油5～20g、硝酸钠0.8～1.4g、七水合硫酸镁0.2～0.8g、磷酸二氢钾0.8～1.4g和吐温-80 0.5%～2%；将培养的发酵混合液减压抽滤，得到的菌丝体再冷冻干燥8～12h后备用；
b.配制酯交换反应体系，每100mL锥形瓶中：蚕蛹油6g、甲醇0.35g、全细胞菌丝体0.2～0.8g、pH5.0～7.0的0.2 M乙酸钠缓冲液0.1～0.4mL，每隔24h加一次甲醇，再加二次，在25～40℃条件下，转速120～200rpm，反应时间48～72h，得生物柴油。
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一种引起成年桑树根部腐烂的病害及其致病菌分离与初步鉴定;方水琴 等;《蚕业科学》;20111015;第37卷(第5期);785-791 *
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