固定化嗜热真菌脂肪酶催化布里蒂油与葵花籽油乙醇分解的催化性能及其在可持续生物柴油生产中的应用

本研究针对生物柴油生产中酶催化成本高、稳定性差等瓶颈问题，通过筛选高产脂肪酶真菌菌株并优化其固定化策略，开发了基于巴西本土油脂资源的高效生物柴油合成体系。研究人员鉴定出嗜热菌Scytalidium thermophilum和中温菌Aspergillus phoenicis作为最优脂肪酶生产者，采用Duolite和Octyl-Sepharose固定化后，酶在50℃下保持70-93%活性，成功将葵花籽油和布里蒂油转化为符合EN 14214标准的生物柴油（酯化率54-77%），为利用本土资源开发可持续生物燃料提供了创新解决方案。

　　

随着全球化石能源危机加剧，生物柴油作为可再生的脂肪酸甲酯（FAME）替代燃料备受关注。然而传统化学催化法存在环境污染、副产物难处理等问题，而酶法催化虽具绿色优势，却受限于脂肪酶（Lipases）成本高、有机溶剂耐受性差等瓶颈。更棘手的是，工业级生物柴油生产要求酶在高温和非水相体系中保持活性，这对微生物源脂肪酶提出了严峻挑战。

针对这一系列问题，来自巴西圣保罗大学的研究团队在《Renewable Energy》发表了一项突破性研究。他们从巴西丰富的真菌资源库中筛选出两株高产脂肪酶菌株——嗜热型Scytalidium thermophilum和中温型Aspergillus phoenicis，通过创新性的固定化技术，成功开发出能高效转化本土植物油为生物柴油的酶催化体系。

研究采用多学科交叉技术：首先通过平板筛选法从微生物库中初筛脂肪酶产生菌；利用SR培养基进行产酶优化；采用疏水性载体Duolite和Octyl-Sepharose进行酶固定化；通过气相色谱分析不同植物油（葵花籽油、大豆油、阿萨伊油、布里蒂油）的转酯化效率；最后依据EN 14214和ASTM D6751标准对生物柴油理化性质进行系统评估。

筛选高产脂肪酶真菌菌株
研究团队对实验室保藏的丝状真菌进行系统筛选，发现S. thermophilum和A. phoenicis在含1%特定植物油的SR培养基中表现出最优产酶能力。值得注意的是，菌株对碳源表现出特异性——向日葵油最适A. phoenicis，而布里蒂油则显著提升S. thermophilum的酶产量。

固定化技术突破
将脂肪酶固定在Duolite上的S. thermophilum（StDL）在50℃的环己烷、乙醇和丙酮中24小时后仍保留70%以上活性。而Octyl-Sepharose固定的A. phoenicis脂肪酶（ApOctyl）在环己烷中48小时保持93%活性，展现出卓越的溶剂稳定性。这种"载体-酶"组合策略有效解决了工业应用中酶易失活的核心难题。

生物柴油合成性能
选择StDL催化四种巴西本土油脂的转酯化反应时，葵花籽油和布里蒂油分别产生54%和34%乙酯。特别值得注意的是，布里蒂油生成的乙酯中77%为油酸乙酯（Ethyl oleate），显著高于阿萨伊油（51%）和大豆油（37%）。这为开发高附加值特种生物柴油提供了新思路。

燃料质量标准符合性
所有生物柴油样品粘度（4.27-4.60 mm²/s）和密度（0.860-0.880 g/cm³）均满足EN 14214标准，但仅大豆油和阿萨伊油符合ASTM密度范围。这种差异揭示了不同标准体系对原料选择的特异性要求，为标准化制定提供了实验依据。

该研究的核心突破在于将巴西本土微生物资源、植物油副产物与先进酶工程技术相结合，构建了完整的"微生物筛选-酶工艺优化-生物柴油生产"技术链条。Maria de Lourdes Teixeira de Moraes Polizeli团队证实，固定化脂肪酶可大幅降低生物柴油生产成本，同时利用热带地区特有油料作物（如布里蒂果、阿萨伊棕榈）实现了资源的高值化利用。这种基于"循环生物经济（Circular Bioeconomy）"理念的研究模式，不仅为清洁能源生产提供了可持续方案，更展示了生物多样性在工业生物技术中的战略价值。研究中所建立的嗜热真菌脂肪酶固定化技术平台，还可拓展至食品、制药等需要有机相催化的领域，具有广阔的应用前景。