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摘要：相较于化学法而言，脂肪酶法制备生物柴油是未来的一种主流技术，因为这一技术具有条件温和、醇用量少、油源适应性广、无污染等突出优点。然而，脂肪酶法制备生物柴油同样有着一些不足：如短链醇对酶的毒害作用，脂肪酶自身耐热性能差，以及酶成本较高等。目前，脂肪酶的生产几乎都要经过液体发酵、分离、纯化、干燥、固定化等步骤，工艺技术复杂，操作繁琐。由此，开发一种成本低廉、工艺简单、集发酵和固定化于一体，利用固态发酵基质直接催化油脂制备生物柴油新技术就显得尤为重要。本论文在前人探讨工作的基础上，以洋葱伯克霍尔德菌G63为对象，利用废弃甘蔗渣，添加部分葵花籽仁碎屑为培养基进行固态发酵，经脱脂、干燥后直接催化油脂制备生物柴油，该策略不仅降低了酶成本，而且变废为宝，减少水的用量。本论文系统地探讨了固态发酵基质的制备、酶学特性、转酯反应的主要影响因素与参数优化、操作稳定性、以及反应动力学等，为革新脂肪酶法制备生物柴油技术提供了新思路和新策略。主要探讨结果如下：1.洋葱伯克霍尔德菌G63固态发酵基质的制备与酶学特性探讨。以洋葱伯克霍尔德菌G63为探讨对象，以农业废弃物甘蔗渣为主料，添加一定量的葵花籽仁碎屑为培养基，进行固态发酵。详细考察了固态发酵工艺条件，比较了不同诱导物对固态发酵基质酶活的影响，探讨了固态发酵基质的酶学特性。结果表明，以橄榄油乳化液作为诱导物，固态发酵基质酶活以对照组23.9U/gds提升到72.3U/gds，比文献报道高2.8倍。固态发酵基质最适温度、pH、短链醇耐受性、金属离子的影响等酶学特性与游离的G63脂肪酶差别不大。SDS-PAGE胶浅析表明，固态发酵和液态发酵在产物蛋白类型上是一样的，脂肪酶分子量大小约为37KDa。2.固态发酵基质直接催化油脂制备生物柴油工艺优化。以固态发酵基质为催化剂，直接催化大豆油制备生物柴油，首先，考察溶剂系统、醇/油摩尔比、水分含量、固态发酵基质加入量、反应温度和叔丁醇用量等主要因素对生物柴油得率的影响，单因素实验表明，生物柴油得率最高为88.6%。接着，运用Plackett-Burman设计浅析了主校因子，显著性排序为：醇/油摩尔比反应温度固态发酵基质加入量水分含量叔丁醇用量。最后，通过Box-Behnken设计优化工艺参数，阐明了因素间的交互影响作用。结果表明，最优反应条件为：醇/油摩尔比4.295:1，反应温度44.15℃，固态发酵基质加入量1.611g，水分含量4.589g，叔丁醇量20%。在最优条件下，生物柴油得率为94.4%。固态发酵基质具有一定的操作稳定性，连续运转288h后仍保持最初酶活的66.9%以上，催化大豆油、乌桕油、调和油、玉米油等多种油脂转化生物柴油，得率均在80%以上，显示出广泛的油源适应性。3.固态发酵基质催化制备生物柴油反应动力学探讨。基于“乒乓反应机理”，首次构建了固态发酵基质制备生物柴油反应动力学模型。抑制常数Ki=0.34mol/L，表明底物乙醇有着一定的抑制作用。通过阿累尼乌斯方程，计算出转酯反应的活化能为37.95kJ/mol，比固定化PS脂肪酶的转酯反应活化能（14.90kJ/mol）要高。转酯反应产物GC浅析表明，甘油二酯水解为甘油一酯步骤为转酯反应的限速步骤。关键词：洋葱伯克霍尔德菌G63论文固态发酵论文生物柴油论文响应面优化论文反应动力学论文
摘要4-6
Abstract6-10
1 文献综述10-23
1.1 生物柴油近况及主要有着不足10-14
1.2 洋葱伯克霍尔德菌脂肪酶探讨近况14-15
1.3 脂肪酶固态发酵技术探讨近况15-20
1.4 酶促反应动力学探讨20-21
1.5 课题探讨目的及作用21-23
2 洋葱伯克霍尔德菌固态发酵基质的制备与酶学特性23-52
2.1 材料与策略23-36
2.2 结果与浅析36-50
2.3 讨论与小结50-52
3 固态发酵基质直接催化油脂制备生物柴油技术52-73
3.1 材料与策略52-56
3.2 结果与浅析56-71
3.3 讨论与小结71-73
4 固态发酵基质催化制备生物柴油反应动力学探讨73-88
4.1 材料与策略74-76
4.2 结果与浅析76-86
4.3 讨论与小结86-88
5 本论新点与展望88-89
5.1 本论新点88
5.2 展望88-89
致谢89-91