第10卷第6期 2010年12月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
泡沫分离法回收酶法生产生物柴油中的液体脂肪酶
范明1，李强‘，赵雪冰，杜伟，刘灿明"，刘德华？
(1.湖南农业大学应用化学系，潮南长沙410128：2.清华大学化学工程系应用化学研究所，北京100084)
Vol.10 No.6 Dee.2010
摘要：采用泡沫分离法对酶法生产生物柴油过程中的水相脂肪酶进行回收并富集，通过正交实验考察了液体脂肪酶溶液中pH值、通气速度、初始酶浓度对富集比、酶蛋白回收率和酶活回收率的影响，结果表明，气速10L/(L-h)、进料酶浓度0.2g/L及pH7.0时蛋白回收率和酶活回收率接近100%，相应的富集比为3.67：初始酶浓度对富集比和蛋白回收率有显著影响，回收过程中脂肪酶活性无损失。甲醇的存在能显著提高回收速率，甘油的存在降低了富集比，
而生物柴油的存在影响了泡沫的稳定性，要形成稳定的泡沫，生物柴油含量需小于0.01% 关键词：泡沫分离：生物柴油：液体脂肪酶：回收
中图分类号：Q815 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)061187-06
和蛋白质都会从泡沫中流出，但蛋白质的流出速度比水慢，使蛋白质在泡沫中富集，同时小泡沫之间的合并也
生物柴油是动植物油脂与短链醇通过酯交换反应得到脂肪酸单脂，是一种清洁可再生能源，可完全替代或部分添加至石化柴油中使用：目前生物柴油生产大多使用酸赋法催化工艺，有大量戴酸)废液排放，易对环境造成二次污染。而生物酶催化法具有条件温和、环境友好的特点，成为当今生物柴油制备方法的研究热点" 生物酶催化法按催化剂类型又可分为固定化脂肪酶法、全细胞脂肪酶法和游离脂肪酶法，其中固定化脂肪酶法以稳定性高、易分离、可多次分离等优点，得到广泛应用(2-4]，而游离脂肪酶催化法以其催化剂生产成本较低，反应速率较快的优点，成为新的关注方向[5-刀，然而回收液体脂肪酶却较困难，因为不仅要回收酶蛋白，且要保证酶的活性：此外体系中还含甲醇、甘油及生物柴油等，这些对酶的回收有不同程度的影响。目前对液体脂肪酶的回收方法主要有膜过滤8)、液液萃取(9等，但操作过程相对复杂，且会造成不同程度的酶活损失，
泡沫分离技术是一种基于溶液中溶质（或颗粒)间表
面活性的差异，表面活性强的物质优先吸附于分散相与连续相的界面处，被带出连续相而达到浓缩、分离的方法[10,]，蛋白质具有极性和非极性基团，属于生物表面活性剂，在溶液中可选择性地吸附在气液界面上[12-14] 因此泡沫分离方法可用于从稀溶液中浓缩和分离蛋白质、酶或其他生物产品．蛋白质等生物大分子主要根据 2种机理进行分离：(1)表面吸附机理，很多蛋白质分子具有较强的表面活性，它可在泡沫的气液界面吸附：(2) 泡沫水分外排机理，即泡沫层中的泡沫上升过程中水分
收稿日期：2010-11-02，修回日期：2010-12-24
基金项目：科技部国际科技合作基合资助项目(编号：2010DFB40170)
促使水分流出，这也有利于蛋白质的高集[15],Linke等[16] 研究了泡沫分离回收发酵液中的胞外脂肪酶，考察了 pH值、气速、通气时间对回收率的影响，发现在pH为 7.0、气速为60mL/min、通气时间为50min时酶蛋白回收率达95%.可见，泡沫分离是一种有效的回收液相脂肪酶的方法。与膜分离相比，泡沫分离具有设备简单、能耗低、易操作等优点，但目前尚未见到将其用于回收酶法生产生物柴油中液体脂肪酶的研究.因此，本工作尝试采用泡沫分离法回收酶法生产生物柴油中水相液体脂肪酶，采用自行设计的泡沫分离装置，通过正交实验考察了pH值、气速、酶浓度对分离效果的影响，并进一步研究了甲醇浓度、甘油浓度、生物柴油浓度对分离效果的影响，为回收液体脂肪酶的工艺开发和相关研
究提供参考。 2实验 2.1实验材料
所用液体脂肪酶为NS81006(诺维信公司提供)，酶法生产生物柴油后的水相液体(湖南海纳百川公司)，生物柴油自制其他主要试剂包括甲醇、甘油、考马斯亮
蓝，为普通市售分析纯产品， 2.2实验装置和分析仪器
实验用泡沫分离装置如图1所示，主要由气泵、气体分布器、泡沫塔、泡沫出口、泡沫收集器、活塞等部分组成.泡沫塔由有机玻璃制成，高800mm，内径65 mm；气体分布器孔径为3μm，活塞位于泡沫塔内，用
作者篇介：范明(1986-)，男，潮南省望城县人，硕土研究生，研究方向；分高工程；通讯联系人，赵需冰，Tel:010-62772130,
E-mail: zhaoxb04@mails.tsinghua.edu.cn; 刘华, Tel: 010-62772130,E-mail: dhliutsinghua.edu.cn. 万方数据