《Biochemical Engineering Journal》：Transesterification of triolein and methanol via a solid-in-oil suspension to produce methyl oleate
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脂肪酶被表面活性剂包裹，并分散在环己烷-丙酮反应体系中，形成油/水（S/O）悬浮液。
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油/水悬浮液的反应速率是游离脂肪酶的四倍。
引言
对全球变暖和石油储量下降的担忧增加了人们对可再生、可生物降解和可持续燃料的兴趣[1]。因此，开发可再生能源
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脂肪酶被表面活性剂包裹，并分散在环己烷-丙酮反应体系中，形成油/水（S/O）悬浮液。
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油/水悬浮液的反应速率是游离脂肪酶的四倍。
引言
对全球变暖和石油储量下降的担忧增加了人们对可再生、可生物降解和可持续燃料的兴趣[1]。因此，开发可再生能源对于实现可持续发展至关重要[2]。替代传统石油基燃料的技术应在经济上具有竞争力，对环境友好且成本效益高[3]。生物柴油作为一种碳中性的化石柴油替代品，受到了广泛关注。生物柴油可以减少净温室气体排放，因为燃烧过程中释放的二氧化碳部分被用于生产原料的生物质所吸收的二氧化碳所抵消[4],[5]。生物柴油还具有其他多个优势，包括减少颗粒物、氮氧化物（NOx）、硫氧化物（SOx）、一氧化碳（CO）和碳氢化合物的排放[6]。此外，生物柴油的生产可以分散化，从而有可能促进农村经济的发展[7]。
Andrade等人将生物柴油定义为通过甘油三酯与短链醇的酯交换反应获得的长链脂肪酸的单烷基酯。由于其低成本以及良好的物理和化学性质，甲醇常用于商业生物柴油的生产。从化学计量上看，一摩尔甘油三酯与三摩尔甲醇反应会产生三摩尔脂肪酸甲酯（FAME）和一摩尔甘油作为副产品[8]。根据燃料混合物和适用标准，生物柴油可以在几乎不进行修改的情况下用于现有的柴油发动机中[6]。因此，生物柴油能够利用现有的燃料基础设施和发动机技术，使其适合立即应用于各种系统中[9]。
尽管有这些优势，传统的生物柴油生产仍存在一些局限性。化学酯交换反应通常使用酸性和碱性催化剂，而使用食用植物油作为原料可能会引发与食品生产竞争的担忧。通过使用非食用油并通过生物催化合成可以最小化这些缺点[10]。脂肪酶催化的生物柴油生产具有温和的反应条件和高底物选择性；然而，由于脂肪酶价格高昂，在甲醇和甘油存在下的操作稳定性有限，以及催化剂回收和再利用的困难，其在工业上的应用仍然具有挑战性[2]。因此，提高脂肪酶的稳定性并促进其回收和再利用对于开发经济可行的大规模生产过程非常重要。
脂肪酶的表面活性剂包覆是一种相对简单的方法，可以改善其与各种有机溶剂的相容性[11]。Gao等人报道了使用表面活性剂包覆的脂肪酶从中国牛脂籽油中制备FAME，在优化条件下取得了93.86%的酯化率[12]。类似地，表面活性剂包覆的脂肪酶也被用于在正己烷中催化合成乙基丁酸酯，获得了96%的酯化产率[13]。Devi和Radhika研究了使用表面包覆的Candida rugosa脂肪酶合成乙基己酸酯的动力学，报告了最高的酯化产率为93%。然而，反应过程中的水分积累会促进反水解反应，降低产物产率，因此控制反应介质非常重要[11]。
在本报告中，使用表面活性剂-脂肪酶复合物在油/水悬浮液中制备了油酸甲酯，这是一种FAME和代表性的生物柴油成分。丙酮是一种安全且经济的有机溶剂，在脂肪酶催化的过程中表现良好，并且容易与最终产品分离[14],[15],[16],[17]。选择环己烷与丙酮组合是因为它可以在油/水悬浮液中溶解疏水性表面活性剂。环己烷和丙酮共同构成了甘油三酯与甲醇酯交换反应的均匀反应体系。使用含有环己烷和丙酮的反应体系在温和条件下提高了反应速率。
章节摘录
材料
甘油三酯和油酸甲酯购自东京化学工业（日本东京）。乙腈和丙酮购自Fujifilm Wako化学公司（日本大阪）。环己烷和甲醇购自Nacalai Tesque（日本京都）。来自猪胰腺（PPL）的游离粉末形式脂肪酶（II型，≥125单位/毫克蛋白质）购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。豆蔻糖酯（ER-290）购自三菱化学集团（日本东京）。蒸馏...
油/水悬浮液的基本表征
通过DLS研究了油/水悬浮液的粒径分布。如图2所示，直接将游离脂肪酶加入丙酮会导致可见的沉淀，而油/水悬浮液则形成稳定的悬浮液，即没有可见的沉淀。DLS测量进一步显示了两种系统之间的粒径差异（图2B）。物理混合物的粒径大于1000纳米（峰值1），而油/水悬浮液的粒径较小...
结论
总之，使用优化的油/水悬浮系统进行甘油三酯与甲醇的酯交换反应提供了一种简单且潜在经济可行的生物柴油生产方法。优化环己烷的用量、表面活性剂与脂肪酶的比例以及底物量对于提高酯交换反应效果非常重要。在所研究的条件下，由5.0%环己烷、1.0毫克脂肪酶/10毫克ER-290、1.0毫米摩尔/小瓶甘油三酯和3.0毫米摩尔/小瓶甲醇组成的体系获得了...
CRediT作者贡献声明
Mervlyn Lalu Mohe：撰写 – 原稿编写、可视化、验证、方法论、实验设计、数据分析、概念化。Michiaki Matsumoto：验证、监督、资源协调、项目管理、资金筹集、概念化。Yoshiro Tahara：撰写 – 审稿与编辑、可视化、验证、监督、资源协调、项目管理、方法论、实验设计、资金筹集、概念化。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文报道工作的财务利益或个人关系。
致谢
我们感谢同志社大学生化工程实验室提供的试剂和设备帮助。同时，也感谢京都工业技术文化研究所提供的DLS仪器。这项工作得到了同志社大学Harris科学研究所和日本文部科学省对M.L. Mohe的奖学金支持。我们还要感谢Edanz（
//jp.edanz.com/ac)Mervlyn Lalu Mohe|Yoshiro Tahara|Michiaki Matsumoto
