Развој ензимског поступка за синтезу метил естара масних киселина

Abstract

У оквиру ове тезе испитивана је могућност ензимског поступка синтезе метил естара масних киселина (биодизела) из биљног уља, поступком трансестерификације. Испитано је каталитичко дејство липаза из различитих извора са аспекта трансестерификационе активности и стабилности у системима без органског растварача. Користиле су се комерцијалне липазе из различитих микроорганизама (Candida rugosa, Rhizomucor miehei, Candida antarctica) а потом је методом вишефакторних експерименталних планова (централни композициони ротатабилни план) испитан утицај различитих параметара: температуре, садржаја воде у систему, количине додатог ензима, моларног односа метанол/уље као и начина извођења процеса на принос метил естара масних киселина. Испитана је могућност примене различитих ацил акцептора и утврђено је да се као најбољи показао метил ацетат. Захваљујући примени овог ацил акцептора омогућена је оптимизација реакторског система. Испитали су се утицаји различитих процесних параметара и режима рада биореактора на продуктивност имобилисаног система. Други део рада се фокусирао на технике имобилизације. Анализирана је ковалентна имобилизација нативне липазе из C. rugosa и нативне липазе из C. antarctica на полимерним носачима које садрже епоксидне групе и афинитет добијеног имобилисаног ензима према супстрату. Испитана је ефикасност модификације комерцијалног носача Eupergit® C 250L помоћу цистеина и глутаралдехида ради добијања имолиблисаног система веће стабилности. Утврђено је да се овако имобилисана липаза из C. antarctica може успешно користити као биокатализатор у синтези биодизела, при чему се применом ове липазе добијају приноси биодизела у рангу приноса које дају комерцијални препарати са имобилисаном липазом из C. antarctica.

Тhis thesis deals with the transesterification of sunflower oil in the solvent-free system. The catalytic activity of lipases from different sources (Candida rugosa, Rhizomucor miehei, Candida antarctica) has been examined in terms of transesterification activity and stability. The optimal conditions for the methanolysis reaction have been determined using response surface methodology (RSM) leading to the high fatty acid methyl esters yield. The reaction temperature, the biocatalyst, the water concentration and the substrate molar ratio have been the investigated variables. After that, the possibility of different acyl acceptors has been investigated. Further results suggest that the use of methyl acetate as an acyl acceptor could significantly improve the immobilized system stability. This has been verified in industrially feasible reactor design. Different process parameters have been investigated as well as the operational stability of the immobilized lipase. The second part of the thesis was focused on the development of the immobilized enzyme with the best catalytic properties. The covalent immobilization of native lipase from C. rugosa and native lipase from C. antarctica on polymer carriers containing epoxy groups have been analyzed. The efficiency of modified commercial carrier Eupergit® C 250L with cysteine and glutaraldehyde has been studied. It was found that immobilized lipase form C. antarctica can be successfully used as a biocatalyst in the biodiesel synthesis. The obtained yields are in the range of commercial available immobilized enzymes.