catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"catal-231Research ArticleБИОКАТАЛИЗBIOCATALYSISБИОКАТАЛИТИЧЕСКИЕ ГЕТЕРОГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ ПЕРЕЭТЕРИФИКАЦИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ В БИОДИЗЕЛЬBIOCATALYTIC HETEROGENEOUS PROCESSES OF INTERESTERIFICATION OF VEGETABLE OILS INTO BIODIESELКоваленкоГ. А.KovalenkoG. A.

д-р хим. наук, проф., ведущий науч. сотрудник Института катализа СО РАН, руководитель группы биокатализа. Тел.: (383) 326-97-43

galina@catalysis.ruПерминоваЛ. В.PerminovaL. V.perminova@catalysis.ruБеклемишевА. Б.BeklemishevA. B.beklem@soramn.ruЯковлеваЕ. Ю.YakovlevaE. Yu.

канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник Института катализа СО РАН. Тел.: (383) 326-97-69

yakovl@catalysis.ruПыхтинаМ. Б.PykhtinaM. B.oganer87@mail.ruИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. НовосибирскRussian FederationИнститут биохимии СО РАМН, г. НовосибирскRussian Federation201421072015067179Copyright © LLC "KALVIS", 20152015LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/231

Проведены исследования гетерогенного биокаталитического процесса переэтерификации растительных масел в этиловые эфиры жирных кислот с участием этанола или этилацетата и биокатализаторов, приготовленных путем включения в ксерогель диоксида кремния клеточных лизатов рекомбинантного штамма rE.сoli/lip, продуцирующего термостабильную липазу из Thermo-myces lanuginosus. Процесс переэтерификации растительного масла проводили как в периодическом режиме в реакторе смешения, так и в непрерывном режиме в реакторе с неподвижным слоем приготовленного биокатализатора. Показано, что этил-ацетат является оптимальным ацилирующим реагентом в ре-акции переэтрификации триглицеридов растительного масла в этиловые эфиры жирных кислот. В отличие от этанола этот реагент не инактивирует биокатализатор необратимо. Время полуинактивации биокатализаторов в изученных условиях составило 720 ч при 40 °С. 

Heterogeneous biocatalytic transesterification of vegetable oils into ethyl esters of fatty acids was studied. The process was carried out with ethanol or ethyl acetate and biocatalysts prepared by entrapping in silica xerogel of cell lysate of the recombinant strain rE.сoli/lip, that produces thermostable lipase from Thermomyces la-nuginosus. The transesterification of vegetable oil was performed both in a periodic mode in a stirred tank reactor and in a continuous mode in a fixed bed reactor. It was shown that ethyl acetate is an optimal acylating reagent for the interesterification of vegetable oil triglycerides into fatty acid ethyl esters. Unlike ethanol, this reagent does not inactivates biocatalyst irreversibly. The period of semi-inactivation of the biocatalysts was 720 h at 40 °C. 

гетерогенные биокатализаторылизаты рекомбинантного штамма-продуцента термостабильной липазывключение в ксерогель диоксида кремнияпереэтерификация растительного масла этилацетатомHeterogeneous biocatalystsLysates of recombinant strain-producer of thermostable lipaseEntrapment inside silica xerogelInteresterification of vegetable oils by ethyl acetateReferencesРосс М.Ю., Стребков Д.С. Биодизельное топливо из водо-рослей. М., 2008. С. 88—162.Росс М.Ю., Стребков Д.С. Биодизельное топливо из водо-рослей. М., 2008. С. 88—162.Девянин С.Н., Марков В.А., Семенов В.Г. Растительные масла и топлива на их основе для дизельных двигателей. М., 2008.Девянин С.Н., Марков В.А., Семенов В.Г. Растительные масла и топлива на их основе для дизельных двигателей. М., 2008.Федоренко В.Ф., Колчинский Ю.Л., Шилова Е.П. Состояние и развитие производства биотоплива. М.: ФГНУ «Росин-формагротех», 2007. С. 79—118.Федоренко В.Ф., Колчинский Ю.Л., Шилова Е.П. Состояние и развитие производства биотоплива. М.: ФГНУ «Росин-формагротех», 2007. С. 79—118.Инновационные технологии производства биотоплива второго поколения. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2009. С. 68.Инновационные технологии производства биотоплива второго поколения. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2009. С. 68.Аникеев В.И., Степанов Д.А., Ермакова А. // Ж. физ. хим. 2011. Т. 85. № 8. С. 1449.Аникеев В.И., Степанов Д.А., Ермакова А. // Ж. физ. хим. 2011. Т. 85. № 8. С. 1449.Аникеев В.И., Яковлева Е.Ю. // Ж. физ. хим. 2012. Т. 86. № 11. С. 1766.Аникеев В.И., Яковлева Е.Ю. // Ж. физ. хим. 2012. Т. 86. № 11. С. 1766.Ming Li, Yan Zheng, Yixin Chen, Xifeng Zhu // Bioresource Technology. 2014. Vol. 154. Р. 345.Ming Li, Yan Zheng, Yixin Chen, Xifeng Zhu // Bioresource Technology. 2014. Vol. 154. Р. 345.Christensen M.W., Andersen L., Husum T.L., Kirk O. // Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2003. Vol. 105. Р. 318.Christensen M.W., Andersen L., Husum T.L., Kirk O. // Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2003. Vol. 105. Р. 318.Ипатова Л.Г., Кочеткова А.А., Нечаев А.П., Тутельян В.А. Жировые продукты для здорового питания. М.: ДеЛи принт, 2009.Ипатова Л.Г., Кочеткова А.А., Нечаев А.П., Тутельян В.А. Жировые продукты для здорового питания. М.: ДеЛи принт, 2009.Fukuda H., Hama S., Tamalampudi S., Noda H. // Trends in Biotechnology. 2008. Vol. 26 No.12. P. 668.Fukuda H., Hama S., Tamalampudi S., Noda H. // Trends in Biotechnology. 2008. Vol. 26 No.12. P. 668.Bajaj A., Lohan P., Jha P.N., Mehrotra R. // J. Mol. Catal. B: En-zym. 2010. Vol. 62. P. 9.Bajaj A., Lohan P., Jha P.N., Mehrotra R. // J. Mol. Catal. B: En-zym. 2010. Vol. 62. P. 9.Stoytcheva M., Montero G., Toscano L., Gochev V., Valdez B. // Biodiesel — Feedstocks and Processing Technologies. 2011. P. 397.Stoytcheva M., Montero G., Toscano L., Gochev V., Valdez B. // Biodiesel — Feedstocks and Processing Technologies. 2011. P. 397.DiCosimo R., McAuliffe J., Poulose A.J., Bohlmann G. // Chem. Soc. Rev. 2013.DiCosimo R., McAuliffe J., Poulose A.J., Bohlmann G. // Chem. Soc. Rev. 2013.Zi Jin, Shuang-Yan Han, Li Zhang, Sui-Ping Zheng, Yong Wang, Ying Lin // Bioresource Technology. 2013. Vol. 130. P. 102.Zi Jin, Shuang-Yan Han, Li Zhang, Sui-Ping Zheng, Yong Wang, Ying Lin // Bioresource Technology. 2013. Vol. 130. P. 102.Hama S., Numata T., Tamalampudi S., Yoshida A., Noda H., Kon-do A., Fukuda H. // J. Mol. Catal. B: Enzymatic. 2009. Vol. 58. P. 93.Hama S., Numata T., Tamalampudi S., Yoshida A., Noda H., Kon-do A., Fukuda H. // J. Mol. Catal. B: Enzymatic. 2009. Vol. 58. P. 93.Hama S., Tamalampudi S., Fukumizu T., Miura K., Yamaji H., Kondo A., Fukuda H. // J. Biosci. Bioeng. 2006. Vol. 101. P. 328.Hama S., Tamalampudi S., Fukumizu T., Miura K., Yamaji H., Kondo A., Fukuda H. // J. Biosci. Bioeng. 2006. Vol. 101. P. 328.Oda M., Kaieda M., Hama S., Yamaji H., Kondo A., Izumoto E., Fukuda H. // Biochem. Eng. J. 2005. Vol. 23. P. 45.Oda M., Kaieda M., Hama S., Yamaji H., Kondo A., Izumoto E., Fukuda H. // Biochem. Eng. J. 2005. Vol. 23. P. 45.Chen J.-P., Lin G.-H. // Appl. Biochem. Biotechnol. 2010. Vol. 161. P. 181.Chen J.-P., Lin G.-H. // Appl. Biochem. Biotechnol. 2010. Vol. 161. P. 181.Sun T., Du W., Liu D. // Biofuels, Bioproducts & Biorefining. 2009. Vol. 3. P. 633.Sun T., Du W., Liu D. // Biofuels, Bioproducts & Biorefining. 2009. Vol. 3. P. 633.Li W., Du W., Liu D., Yao Y. // Biochem. Eng. J. 2008. Vol. 41. P. 111. Li W., Du W., Liu D. // J. Mol. Catal. B: Enzym. 2007. Vol. 45. P. 122.Li W., Du W., Liu D., Yao Y. // Biochem. Eng. J. 2008. Vol. 41. P. 111. Li W., Du W., Liu D. // J. Mol. Catal. B: Enzym. 2007. Vol. 45. P. 122.Ban K., Hama S., Nishizuka K., Kaieda M., Matsumoto T., Kon-do A., Noda H., Fukuda H. // J. Mol. Catal. B: Enzym. 2002. Vol. 17. P. 157.Ban K., Hama S., Nishizuka K., Kaieda M., Matsumoto T., Kon-do A., Noda H., Fukuda H. // J. Mol. Catal. B: Enzym. 2002. Vol. 17. P. 157.Ban K., Kaieda M., Matsumoto T., Kondo A., Fukuda H. //Bio-chem. Eng. J. 2001. Vol. 8. P. 39.Ban K., Kaieda M., Matsumoto T., Kondo A., Fukuda H. //Bio-chem. Eng. J. 2001. Vol. 8. P. 39.Ying, M., Chen G. // Appl. Biochem. Biotechnol. 2007. Vol. 137— 140. P. 793.Ying, M., Chen G. // Appl. Biochem. Biotechnol. 2007. Vol. 137— 140. P. 793.Abildskov J., van Leeuwen M.B., Boeriu C.G., van den Broek L.A.M. //Abildskov J., van Leeuwen M.B., Boeriu C.G., van den Broek L.A.M. //J. Mol. Catal. B: Enzym. 2013. Vol. 85— 86. P. 200— 213.J. Mol. Catal. B: Enzym. 2013. Vol. 85— 86. P. 200— 213.Shihong Liu, Kaili Nie, Xin Zhang, Meng Wang, Li Deng, Xianchun Ye, Fang Wang, Tianwei Tan // J. Mol. Catal. B: Enzym. 2014. Vol. 99. P. 43.Shihong Liu, Kaili Nie, Xin Zhang, Meng Wang, Li Deng, Xianchun Ye, Fang Wang, Tianwei Tan // J. Mol. Catal. B: Enzym. 2014. Vol. 99. P. 43.Hernandez-Martin E., Otero C. // Bioresource Technol. 2008. Vol. 99 (2). P. 277—286.Hernandez-Martin E., Otero C. // Bioresource Technol. 2008. Vol. 99 (2). P. 277—286.Wei Du, Yuanyuan Xu, Dehua Liu, Jing Zeng // J. Mol. Catal. B: Enzym. 2004. Vol. 30. P. 125.Wei Du, Yuanyuan Xu, Dehua Liu, Jing Zeng // J. Mol. Catal. B: Enzym. 2004. Vol. 30. P. 125.Foresti M.L., Pedernera M., Bucala V., Ferreira M.L. // Enzyme Microb. Technol. 2007. Vol. 41. P. 62—70.Foresti M.L., Pedernera M., Bucala V., Ferreira M.L. // Enzyme Microb. Technol. 2007. Vol. 41. P. 62—70.Marty A., Chulalaksananukul W., Willemot R.M., Condoret J.S. // Biotechnol. Bioeng. 1992. Vol. 39. P. 273—280.Marty A., Chulalaksananukul W., Willemot R.M., Condoret J.S. // Biotechnol. Bioeng. 1992. Vol. 39. P. 273—280.Osorio N.M., Dubreucq E., da Fonseca M.M.R., Ferreira-Dias S. // Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2009. Vol. 111. P. 358—367.Osorio N.M., Dubreucq E., da Fonseca M.M.R., Ferreira-Dias S. // Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2009. Vol. 111. P. 358—367.Там же. P. 120—134.Там же. P. 120—134.Perez V.H., Miranda E.A., Valenca G.P. // Appl. Biochem. Bio-technol. 2007. Vol. 136(1). P. 23—37.Perez V.H., Miranda E.A., Valenca G.P. // Appl. Biochem. Bio-technol. 2007. Vol. 136(1). P. 23—37.Peter J.H. // Enzyme Microbial Technol. 1994. Vol. 16. P. 178—206.Peter J.H. // Enzyme Microbial Technol. 1994. Vol. 16. P. 178—206.Basri M. Kassim M.A., Mohamad R., Ariff A.B. // J. Mol. Catalysis B: Enzym. 2013. Vol. 85— 86. P. 214— 219.Basri M. Kassim M.A., Mohamad R., Ariff A.B. // J. Mol. Catalysis B: Enzym. 2013. Vol. 85— 86. P. 214— 219.Коваленко Г.А., Перминова Л.В., Беклемишев А.Б., Ткаченко В.И. // Биотехнология. 2013. № 6. С. 35—50.Коваленко Г.А., Перминова Л.В., Беклемишев А.Б., Ткаченко В.И. // Биотехнология. 2013. № 6. С. 35—50.Osorio N.M., Ribeiro M.H., da Fonseca M.M.R., Ferreira-Dias S. // J. Mol. Catalysis B: Enzym. 2008. Vol. 52—53. P. 58—66.Osorio N.M., Ribeiro M.H., da Fonseca M.M.R., Ferreira-Dias S. // J. Mol. Catalysis B: Enzym. 2008. Vol. 52—53. P. 58—66.Carvalho N.B., de Oliveira Silva M.A., Fricks A.T., Franceschi E., Dariva C., Zanin G.M., Lima A.S., Soares C.M.F // J. Mol. Catal. B: Enzym. 2014. Vol. 56. P. 130—135.Carvalho N.B., de Oliveira Silva M.A., Fricks A.T., Franceschi E., Dariva C., Zanin G.M., Lima A.S., Soares C.M.F // J. Mol. Catal. B: Enzym. 2014. Vol. 56. P. 130—135.Weitkamp P., Weber N., Vosmann K. // J. Agricul. Food Chem. 2008. Vol. 56(13). P. 5083—5090.Weitkamp P., Weber N., Vosmann K. // J. Agricul. Food Chem. 2008. Vol. 56(13). P. 5083—5090.Criado M., Hernandez-Martin E., Otero C. // Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2007. Vol. 109(5). P. 474—485.Criado M., Hernandez-Martin E., Otero C. // Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2007. Vol. 109(5). P. 474—485.Kim I.-H., Lee S.-M., Lee B.-M., Park H.-K., Kim J.-Y., Kwon K.-I., Kim J.-W., Lee J.-S., Kim Y.-H. // J. Agricul. Food Chem. 2008. Vol. 56(14). P. 5942—5946.Kim I.-H., Lee S.-M., Lee B.-M., Park H.-K., Kim J.-Y., Kwon K.-I., Kim J.-W., Lee J.-S., Kim Y.-H. // J. Agricul. Food Chem. 2008. Vol. 56(14). P. 5942—5946.Ibrahim N.A., Guo Z., Xu X. // J. Am. Oil Chem. Soc. 2008. Vol. 85(1). P. 37—45.Ibrahim N.A., Guo Z., Xu X. // J. Am. Oil Chem. Soc. 2008. Vol. 85(1). P. 37—45.Lopez-Hernandez A., Otero C., Hernandez-Martin E., Garcia H.S., Hill C.G., Jr. // Eur. J. Lipid Sc. Technol. 2007. Vol. 109(12). P. 1147—1159.Lopez-Hernandez A., Otero C., Hernandez-Martin E., Garcia H.S., Hill C.G., Jr. // Eur. J. Lipid Sc. Technol. 2007. Vol. 109(12). P. 1147—1159.Osorio N.M., da Fonseca M.M.R., Ferreira-Dias S. // Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2006. Vol. 108(7). P. 545—553.Osorio N.M., da Fonseca M.M.R., Ferreira-Dias S. // Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2006. Vol. 108(7). P. 545—553.Osorio N.M., Gusmao J.H., da Fonseca M.M., Ferreira-Dias S. // Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2005. Vol. 107(7—8). P. 455—463.Osorio N.M., Gusmao J.H., da Fonseca M.M., Ferreira-Dias S. // Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2005. Vol. 107(7—8). P. 455—463.Мошников В.А., Таиров Ю.М., Хамов Т.В., Шилова О.А. Золь-гель технология микро- и нанокомпозитов. СПб.: Лань, 2013. 314 С.Мошников В.А., Таиров Ю.М., Хамов Т.В., Шилова О.А. Золь-гель технология микро- и нанокомпозитов. СПб.: Лань, 2013. 314 С.Kovalenko G.A., Beklemishev A.B., Perminova L.V., Mamaev A.L., Rudina N.A., Moseenkov S.I., Kuznetsov V.L. // J. Mol. Catal. B: Enzym. 2013. Vol. 98. P. 78—86.Kovalenko G.A., Beklemishev A.B., Perminova L.V., Mamaev A.L., Rudina N.A., Moseenkov S.I., Kuznetsov V.L. // J. Mol. Catal. B: Enzym. 2013. Vol. 98. P. 78—86.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.