生物柴油是由动植物油脂转化得到的环保型可再生能源。近年来,随着生物酶技术的发展,采用脂肪酶代替酸碱催化剂制备生物柴油的技术工艺受到人们的青睐。酶法合成生物柴油具有反应条件温和、无污染物排放等优点,符合“绿色化学”的发展方向;但是酶的价格较高,反应过程中易失活,使用寿命短,成为制约生物酶法工业应用的瓶颈。　　猪油是我国动物油脂中产量最大的一种油脂,也是一种重要的可再生油源。重新开发日渐过剩的猪油成为一个重要问题。以猪油为原料制备生物柴油是一个非常有意义的尝试,既可以减少资源浪费,提高经济效益,还可以扩大生物柴油的油脂原料来源,实现生物柴油的可持续发展。　　本文以降低酶的使用成本、优化制备工艺入手,分别以甲醇和乙酸甲酯为酰基受体研究开发了生物柴油制备新工艺,并详细考察了猪油等各种油脂为原料的生物柴油合成过程中不同因素对脂肪酶催化活性和稳定性的影响,为生物柴油工业化中酶工程技术的进一步应用提供了实验依据和理论参考。具体工作如下:　　(1)建立了油脂物理化学性质及脂肪酸组成检测方法以及油脂预处理的方法。猪油、豆油、棉籽油、橄榄油、蓖麻油、菜籽油和鹅油等多种精制油脂的酸价和水分含量符合原料油脂的企业控制指标。猪油等油脂的含量超过97％,脂肪酸组成主要为16-18碳链,其分子结构基本与理想的生物柴油替代品的分子结构相类似,基本可满足作为燃料替代品的条件。针对精制油脂的复杂制备工艺,采用廉价的粗猪油作为原料,探讨了乙酸甲酯作为浸提溶剂萃取猪油的工艺条件,在最优萃取条件下提油率为78%。并对油脂处理前后的转酯特性进行了对比。　　(2)系统研究了叔丁醇为有机介质、甲醇为酰基受体的生物柴油制备新工艺。叔丁醇的加入使反应体系成为均相,缓解了甲醇和甘油对酶的毒害,提高了酶的使用寿命。探索了甲醇为酰基受体叔丁醇作为反应介质,脂肪酶催化油脂转酯制备生物柴油的新方法。单因子方法优化的工艺条件为3%Novozym435,甲醇油脂摩尔比5:1,叔丁醇与油脂体积比40%,反应24h多种油脂的甲酯得率均超过90%。每次反应后用有机溶剂冲洗脂肪酶,有利于酶复活,脂肪酶可以保持高活性和高稳定性。　　(3)首次系统研究了2种不同催化性能的脂肪酶混合催化甲醇为酰基受体的制备生物柴油新工艺,大大提高催化效率的同时,还可大幅降低酶的使用成本。利用响应面法优化工艺条件,得到混合酶催化甲醇为酰基受体猪油制备生物柴油的模型为:　　最佳工艺条件为:1.96%Novozym435和2.04%Lipozyme TLIM协同催化精制猪油制备生物柴油的得率为97%。混合酶酶活与Lipozyme TLIM、Novozym435单独催化相比高49.8%和8.2%。重复使用10次(200h)以后,复合酶活性保持在95%以上。复合酶催化其它多种油脂的甲酯得率均高于90%,说明复合酶工艺具有广泛油源底物的适应性和很好的实用价值。　　(4)系统研究乙酸甲酯作为新型酰基受体脂肪酶催化酯交换制备生物柴油工艺。反应底物(乙酸甲酯和油脂)可以完全混溶,乙酸甲酯和反应副产物三乙酸甘油酯均对脂肪酶没有毒害作用。以5种精制油脂为原料,单一脂肪酶催化的单因子优化工艺条件为:30%Novozym435,乙酸甲酯与油脂的摩尔比为14:1,反应20h甲酯得率91%以上;反应40个批次(800h)后,酶活没有出现任何下降趋势。响应面法优化混合酶催化乙酸甲酯为酰基受体猪油制备生物柴油工艺,获得模型为:　　最优工艺条件为:20%Novozym435和20%Lipozyme TLIM协同催化,乙酸甲酯与油脂摩尔比为14:1,猪油转化为生物柴油的甲酯得率可达97.6%。粗制油脂和精制油脂为底物可获得相当的甲酯得率,在反应10个批次后,酶活没有出现任何下降趋势,复合脂肪酶可以保持较高活性,适合生物柴油的制备生产。　　(5)首次提出猪油原位提取酯交换反应制备生物柴油。使用乙酸甲酯为萃取剂原位提取猪油,除去部分乙酸甲酯,剩余反应液在酶的催化下酯交换制备生物柴油,其甲酯得率与精制油脂相当。　　(6)首次对以猪油为原料制备的生物柴油的理化指标和化学组成进行了测定与分析。其十六烷值、灰分、闪点、粘度、含硫量、密度、馏程、水分、机械杂质、发热量等均达到国内外各生物柴油性能指标;凝点、冷滤点尚未达到标准,这与生物柴油原料油脂中的饱和脂肪酸甲酯的含量和分布有关。可以通过与石化柴油混合使用或加入添加剂的方法来改善生物柴油的低温流动性能。　　(7)分析对比了叔丁醇甲醇体系和乙酸甲酯体系生物柴油的制备工艺的可行性,分析了2种工艺体系中复合脂肪酶催化特性,为复合酶法生物柴油工业化生产提供理论和实践基础,具有重要的经济和社会效益。