0 前言 

生物柴油是以油料物質(zhì)( 大豆、油菜籽、動(dòng)物油 脂、餐飲廢棄油脂) 或產(chǎn)油酵母菌、微藻等為原料， 與甲醇或乙醇通過(guò)酯化或酯交換反應(yīng)制得的可替代 石化柴油的綠色清潔燃料，其具有無(wú)毒、可降解、含 硫量少、可再生性等優(yōu)勢(shì)，是綠色新能源發(fā)展的重要 研究目標(biāo)。酵母菌、微藻等微生物由于生長(zhǎng)速度 快，體內(nèi)油脂含量高，且不占用土地、糧食等資源，被 認(rèn)為是理想的生物柴油生產(chǎn)原料。

1 實(shí)驗(yàn)部分

 1． 1 試劑與儀器

 試劑: 正己烷、甲醇，色譜級(jí)，上海阿拉丁; 氯化 鈉，分析純，遼寧泉瑞試劑有限公司; 氫氧化鉀，分析 純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。 儀器: 博迅BXM-30R立式壓力蒸汽滅菌器，上海博 訊實(shí)業(yè)有限公司; BSD － YX3200 智能精密搖床，上 海博迅實(shí)業(yè)有限公司; AS3120B 超聲波清洗器，天津 奧特賽恩斯儀器有限公司; 7890B 氣相色譜儀，美國(guó) Agilent 公司; M7 － 300EI 質(zhì)譜儀，北京普析通用儀 器有限責(zé)任公司; H1650 離心機(jī)，湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀 器開(kāi)發(fā)有限公司; N － EVAP111 氮吹儀，美國(guó) Organomation。 

1． 2 菌株及培養(yǎng)條件

 酵母菌 S288c 在 30 ℃，200 r/min 條件下，用液 體 YPD 培養(yǎng)基培養(yǎng)。首先，挑取單菌落到 20 mL YPD 液體培養(yǎng)基中活化培養(yǎng) 12 h，之后轉(zhuǎn)移 1 mL 菌液到 50 mL 液體 YPD 培養(yǎng)基中繼續(xù)培養(yǎng) 9 h。菌 液經(jīng) 3 000 r/min 離心 5 min，得到菌體用去離子水 洗一次，然后放到干燥箱內(nèi)烘干備用。 

1． 3 生物柴油的制備

稱(chēng)取 50 mg 干酵母粉，加 2 mL 正己烷，再加入 800 μL 0． 2 mol /L 的 KOH /CH3OH 溶液，超聲 30 min 反應(yīng)結(jié)束后，加入 5% NaCl 溶液 300 μL，渦旋 1 min 混勻，靜置 10 min，10 000 r/min 離心 5 min，取 上清液，用氮?dú)獯蹈桑詈?100 μL 正己烷溶解，取上 清液 1 μL 進(jìn)行 GC － MS 分析。 

1． 4 GC － MS 檢測(cè)條件 

色譜條件: 色譜柱為安捷倫 HP － 5 毛細(xì)管柱 ( 3 0 m × 0 ． 3 2 mm × 0 ． 2 5 μm ) ，進(jìn) 樣 口 溫 度 2 6 0 ℃ ，分 流 比1 0 ∶ 1 。程 序 升 溫 設(shè) 置: 初 始 溫 度 150 ℃ ; 以 20 ℃ /min 升溫至 214 ℃，保持 5 min; 再 以 1 0 ℃ / min 升 溫 至 2 8 0 ℃ ，保 持 5 min ，載 氣 ( 99． 999 5% 高純氦氣) 流速 1． 2 mL /min。質(zhì)譜條 件: 離子源溫度 230 ℃，傳輸線溫度 280 ℃，溶劑的 延遲時(shí)間 2 min，選擇離子掃描模式。

2 結(jié)果與討論

 實(shí)驗(yàn)以酵母菌為原料，KOH 為催化劑，甲醇為衍生試劑，通過(guò)原位酯交換制備生物柴油，氣相色 譜 － 質(zhì)譜分析其成分主要為棕櫚酸甲酯、十六烯酸 甲酯、油酸甲酯、硬脂酸甲酯和肉豆蔻酸甲酯。單因 素實(shí)驗(yàn)優(yōu)化超聲時(shí)間、KOH 用量和甲醇用量。峰面 積和產(chǎn)量是正相關(guān)的，峰面積越大，產(chǎn)量越大，沒(méi)有 換算式，是直接相關(guān)的。

2． 1 超聲時(shí)間的影響

 稱(chēng)取 50 mg 干酵母粉，加入 400 μL 0． 05 mol /L 的 KOH － CH3OH 溶液，考察不同超聲時(shí)間( 5、10、 20、30、40 min) 對(duì)酯交換反應(yīng)影響，結(jié)果如圖 1 所 示?？梢钥闯?，隨著反應(yīng)時(shí)間增加，酯交換效率逐漸 增加，30 min 后得到酯總含量最大，之后酯量有所減 少。這可能是由于時(shí)間延長(zhǎng)，酯交換反應(yīng)越來(lái)越充 分，但時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，超聲使反應(yīng)體系溫度升高，隨溶劑 揮發(fā)造成產(chǎn)物損失。

2． 2 KOH 用量的影響

 實(shí)驗(yàn)選用 KOH 為催化劑，稱(chēng)取 50 mg 干酵母 粉，分別加入 0． 01、0． 05、0． 20、0． 60、1． 00 mol /L 的 KOH － CH3OH 溶液 400 μL，超聲反應(yīng) 30 min，KOH 用量對(duì)生物柴油產(chǎn)量的影響如圖 2 所示。

由圖 2 可看出隨 KOH 濃度增加，生物柴油產(chǎn)量 逐漸增加，在 0． 2 mol /L 時(shí)達(dá)到最大。之后，KOH 濃 度再增大，柴油產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)?？赏茰y(cè)催化劑 KOH 用量增加可以加快反應(yīng)速率，增加柴油產(chǎn)量，但 KOH 過(guò)量后，其可能與產(chǎn)生的酯發(fā)生皂化反應(yīng)， 使柴油產(chǎn)量下降。

3 結(jié)論 

采用原位酯交換法制備酵母菌生物柴油，單因 素優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示最佳工藝條件: 50 mg 酵母干 粉，甲醇的用量為 800 μL，KOH 用量為 0． 2 mol /L， 超聲時(shí)間為 30 min。最佳條件下，平行處理 5 份樣 品中各脂肪酸甲酯相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 ＜ 11% 。生物柴油 成分 包 括 肉 豆 蔻 酸 甲 酯 ( 5% ) 、十 六 烯 酸 甲 酯 ( 24% ) 、棕櫚酸甲酯( 48% ) 、油酸甲酯( 13% ) 、硬脂 酸甲酯( 10% ) 。

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