【精选】酶在环保领域的应用.ppt

脂肪酶在环保领域的应用Contents1脂肪酶1.1脂肪酶催化的反应1.2脂肪酶来源1.3微生物脂肪酶经国内外多年的深入研究能应用于工业生产脂肪酶的微生物种类不断增加。目前脂肪酶生产菌种已遍及细菌、酵母及霉菌各大类中。近期公布的36种不同来源的商业化脂肪酶中有19种来源于真菌8种来源于细菌。同时随着生物技术的不断发展（酶固定化技术、界面酶学和非水解酶学研究的突破性进展）逐步扩展了微生物脂肪酶应用领域。微生物脂肪酶的多功能性不仅对传统的工业领域具有重要的影响而且在许多新的工业领域如环保领域也得到了广泛的应用。2脂肪酶在环保领域的应用预计我国每年全国废塑料总量将达到3500万t其污染所造成的环境压力不言而喻。如何处理这些垃圾成为当务之急。而从长远来看研究开发可降解材料迫在眉急。如果在这些废弃塑料中有30％为可降解塑料那么我们的环境将会得到大大的改善。庞大的塑料垃圾微生物脂肪酶生物技术应用于被污染环境的修复以及废物处理是一个新兴的领域。由于大多数低温脂肪酶都有着比较低的最适酶活反应温度（接近自然环境温度）因此它们在环境修复领域有极大用武之地。脂肪酶不仅可用于去除低温状态下工业废物中的油脂（如石油开采和炼制过程中产生的油泄漏脂类加工所产生的含脂废物和饮食业产生的含油脂废物等）还可以处理大量的城市和生活含脂废水和废物。用低温脂肪酶处理这些含脂废弃物时所需附加的热能低且安全、高效不会造成二次污染对环境保护有非常积极的意义。生物降解塑料在可降解塑料中最具发展前途。世界上的生物降解塑料主要是采用脂肪族聚酯或脂肪族聚酯混合淀粉制造的。传统的脂肪族聚酯合成方法反应温度通常≥190℃并且其金属催化剂很难除去限制了其应用领域。而酶催化法具有高选择性、反应条件温和、催化剂无毒害等优点成为一种新型的环境友好绿色化学技术为生物可降解聚合物的合成开辟了一条全新的道路。目前已经可以利用脂肪酶的有机介质催化合成聚酯类物质、聚糖脂类物质利用蛋白酶或脂肪酶合成多肽类或聚酰胺类物质。脂肪族聚酯主要包括以石油为原料合成的聚己（PCL）、聚丁烯（PBS）及共聚体还有以可再生资源为原料生产的聚乳酸、由微生物生产的聚羟基酪酸（PHB）等。这些聚酯类物质一般都是微生物内源性物质可利用微生物发酵生产由此形成的塑料和地膜可以被微生物或相应的酶降解成为水和二氧化碳因此不会对环境产生危害。同时因其有高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在许多领域有广泛应用。单纯的脂肪族聚酯（如聚已内酯PCL）虽然具有较好的生物降解性并且与其它广泛使用的塑料树脂具有良好的相容性但耐热性和物理强度差。脂肪族聚酯与聚酰胺的共聚体（CPAE）这种材料是为了改善脂肪族聚酯的这种物性而开发的在熔点和拉力强度等特性上较以往有了改善是新一代可降解性塑料。我国生物降解塑料主要应用在农业、食品包装、降解发泡网和一次性快餐盒等方面。脂肪酶催化脂肪族聚酯合成2.2脂肪酶在净化污水方面的应用2.3脂肪酶在处理费油污染方面的应用生物柴油通常是指脂肪酸甲脂（FAME）即以菜籽油、棕榈油、麻疯树油等可食用或不可食用的植物油和动物油脂为原料在催化剂的作用下与甲醇发生酯交换反应而生成的混合脂肪酸甲酯的总称。生物柴油可降解、可再生是典型的绿色能源是替代石化柴油的理想燃料之一。为扶持生物柴油的发展我国相继出台一系列政策。在这些政策的刺激下生物柴油产业也渐渐受到了重视。而目前生产生物柴油的主要问题是成本过高生物柴油制备成本大约80％是原料成本因此采用廉价原料是生物柴油实用化的关键。为此以废弃油脂为原料生产生物柴油可使废油脂变成一种有用的工业资源打开了废油脂回收再利用的“瓶颈”从而切断其重新流入食用领域的途径有效保障人们身体健康同时也将使城市环境大为改善。利用生物酶法制备生物柴油有反应条件温和、设备要求低、醇用量少、产品的分离纯化简单以及无污染物排放等优点是一种颇具竞争力的催化剂日益受到人们的重视。用于催化合成生物柴油的脂肪酶主要是真菌类脂肪酶这类酶生产较为方便与动物脂肪酶相比具有更高的活性。由废油脂转化生成生物柴油工艺流程目前酶法催化存在问题主要是：脂肪酶对甲醇及乙醇的转化率低一般仅为40%～60%。这是由于目前脂肪酶对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效而对短链脂肪醇如甲醇或乙醇等转化效率低。而且由于短链醇对酶的毒性直接导致了酶的使用寿命短不能在大工业生产中反复使用。此外甘油对固定化酶有毒性固定化酶使用寿命较短。脂肪酶酶法制备生物柴油虽然有其优越性但还存在许多的问题。酶催化废食用油生产生物柴油还不能实现工业化生产。我国在这方面的研究尚不太多。通过大量筛选脂肪酶产生菌利用脂肪酶在非水相催化领域的优势寻找能够催化脂肪酸高效酯化的脂肪酶进行生物柴油的生产条件的探索性研究是目前要解决的问题。解决上述问题