catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2015-6-90-96catal-313Research ArticleБИОКАТАЛИЗBIOCATALYSISПрименение иммобилизованной рекомбинантной липазы бактерии Geobacillus stearothermophilus G3 для получения метиловых эфиров жирных кислотProperties of a Biocatalyst Based on Immobilized Recombinant Lipase Geobacillus stearothermophilus G3 in Synthesis of Methyl Esters of Fatty AcidsСамойловаЮ. В.SamoilovaYu. V.samoylova.jv@catalysis.ruПилигаевА. В.PiligaevA. S.piligaev@catalysis.ruСорокинаК. Н.SorokinaK. N.sorokina@catalysis.ruРозановА. С.RozanovA. S.rozanov@bionet.nsc.ruПельтекС. Е.Pel’tekS. E.peltek@bionet.nsc.ruНовиковА. А.NovikovA. A.novikov.a@gubkin.ruАльмяшеваН. Р.AlmyashevaN. R.almyashevanelya@mail.ruПармонВ. Н.ParmonV. N.parmon@catalysis.ruИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis, NovosibirskRussian FederationИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск; Институт цитологии и генетики СО РАН (ИЦиГ СО РАН), г. Новосибирск; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет (НГУ)РоссияBoreskov Institute of Catalysis, Novosibirsk; Institute of Cytology and Genetic, Novosibirsk; Novosibirsk National Research State UniversityRussian FederationИнститут цитологии и генетики СО РАН (ИЦиГ СО РАН), г. НовосибирскРоссияInstitute of Cytology and Genetic, NovosibirskRussian FederationРГУ нефти и газа имени И. М. Губкина, г. МоскваРоссияGubkin Russian State Oil and Gas University, MoscowRussian FederationИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет (НГУ)РоссияBoreskov Institute of Catalysis, Novosibirsk; Novosibirsk National Research State UniversityRussian Federation2015290120161569096Copyright © LLC "KALVIS", 20162016LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/313

Методом ковалентной иммобилизации на аминированном силикагеле приготовлен гетерогенный биокатализатор БКЛ на основе рекомбинантной внеклеточной липазы термофильной бактерии Geobacillus stearothermophilus G3 с активностью 23,6 ед. акт./г. Исследовано влияние природы растворителя, температуры (30–60 °С), мольного соотношения метанол : масло (от 1 : 1 до 9 : 1), а также количества воды (1–10 %) и катализатора (0,25–25 %) на выход метиловых эфиров жирных кислот (МЭЖК) в реакции метанолиза подсолнечного масла с участием катализатора БКЛ. Максимальное значение выхода МЭЖК составило 43 %. Показана высокая операционная стабильность катализатора БКЛ в изучаемой реакции: через 480 ч эксплуатации (20 циклов) сохранялось свыше 50 % от его первоначальной активности, что делает катализатор БКЛ перспективным для использования в производстве эфиров жирных кислот – сырья для получения биодизельного топлива.

A heterogeneous biocatalyst BCL based on recombinant extracellular lipase of thermophilic bacterium Geobacillus stearothermophilus G3 with the activity of 23,6 act.un./g was prepared by covalent immobilization on aminated silica gel. The influence of the solvent nature, temperature (30–60 °C), proportion of water (1–10 %) and catalyst (0,25–25 %) on the yield of methyl esters of fatty acids (MEFA) was studied in the reaction of methanolysis of sunflower oil over the BCL catalyst. The observed maximal MEFA yield was 43 %. A high operation stability of the catalyst under study was demonstrated: The catalyst kept more than 50 % of its initial activity after 480 h operation (20 cycles) that makes it promising for synthesis of fatty acid esters used for production of biodiesel fuel.

иммобилизованная липазаGeobacillusпереэтерификациябиодизельное топливоimmobilized lipaseGeobacillusre-esterificaitonbiodiesel fuelReferencesMoser B.R. In Vitro Cell Dev. Biol. Plant. 2009. Vol. 45. P. 229–266.Moser B.R. In Vitro Cell Dev. Biol. Plant. 2009. Vol. 45. P. 229–266.Demirbas A. // Appl. Energy. 2009. Vol. 86. P. 108–117.Demirbas A. // Appl. Energy. 2009. Vol. 86. P. 108–117.Baroutian S., Aroua M.K., Raman A.A.A., Sulaiman N.M.N. // Chem. Eng. Data. 2008. Vol. 53. P. 877–880.Baroutian S., Aroua M.K., Raman A.A.A., Sulaiman N.M.N. // Chem. Eng. Data. 2008. Vol. 53. P. 877–880.Serio M.D., Tesser R., Pengmei L., Santacesaria E. // Energy Fuels. 2008. Vol. 22. P. 207–217.Serio M.D., Tesser R., Pengmei L., Santacesaria E. // Energy Fuels. 2008. Vol. 22. P. 207–217.Tan T., Lu J., Nie K., Deng L., Wang F. // Biotechnol. Adv. 2010. Vol. 28. P. 628–634.Tan T., Lu J., Nie K., Deng L., Wang F. // Biotechnol. Adv. 2010. Vol. 28. P. 628–634.Самойлова Ю.В., Тулупов А.А., Сорокина К.Н. // Вестн. Новосиб. гос. ун-та. Серия: Биология, клиническая медицина. 2014. Т. 12. В. 4. С. 77–84.Самойлова Ю.В., Тулупов А.А., Сорокина К.Н. // Вестн. Новосиб. гос. ун-та. Серия: Биология, клиническая медицина. 2014. Т. 12. В. 4. С. 77–84.Huynh L.H., Kasim N.S., Ju Y.H. // Elsevier Inc. 2011. P. 375–392.Huynh L.H., Kasim N.S., Ju Y.H. // Elsevier Inc. 2011. P. 375–392.Chen L., Liu T., Zhang W., Chen X., Wang J. // Bioresour. Technol. 2012. Vol. 111. P. 208–214.Chen L., Liu T., Zhang W., Chen X., Wang J. // Bioresour. Technol. 2012. Vol. 111. P. 208–214.Fjerbaek L., Christensen K.V., Norddahl B. // Biotechnol. Bioeng. 2009. Vol. 102. P. 1298–1315.Fjerbaek L., Christensen K.V., Norddahl B. // Biotechnol. Bioeng. 2009. Vol. 102. P. 1298–1315.Shimada Y., Watanabe Y., Samukawa T., Sugihara A., Noda H., Fukuda H., Tominaga Y. // JAOCS. 1999. Vol. 76. P. 789–793.Shimada Y., Watanabe Y., Samukawa T., Sugihara A., Noda H., Fukuda H., Tominaga Y. // JAOCS. 1999. Vol. 76. P. 789–793.Xu Y., Du W., Zeng J., Liu D. // Biocatal. Biotransform. 2004. Vol. 22. P. 45–48.Xu Y., Du W., Zeng J., Liu D. // Biocatal. Biotransform. 2004. Vol. 22. P. 45–48.Rodrigues R.C., Fernandez-Lafuente R. J. // Mol. Catal. B: Enzym. 2010. Vol. 64. P. 1–22.Rodrigues R.C., Fernandez-Lafuente R. J. // Mol. Catal. B: Enzym. 2010. Vol. 64. P. 1–22.Альмяшева Н.Р., Копицын Д.С., Винокуров А.А., Новиков А.А. // Химия и технология топлив и масел. 2014. Т. 6. № 586. С. 3–4.Альмяшева Н.Р., Копицын Д.С., Винокуров А.А., Новиков А.А. // Химия и технология топлив и масел. 2014. Т. 6. № 586. С. 3–4.Da Ros P.C.M, Silva G.A.M., Mendes A.A., Santos J.C., de Castro H.F. // Biores. Technol. 2010. Vol. 101. P. 5508–5516.Da Ros P.C.M, Silva G.A.M., Mendes A.A., Santos J.C., de Castro H.F. // Biores. Technol. 2010. Vol. 101. P. 5508–5516.Dror A., Shemesh E., Dayan N., Fishman A. // Appl. Environ. Microbiol. 2014. Vol. 80. P. 1515–1527.Dror A., Shemesh E., Dayan N., Fishman A. // Appl. Environ. Microbiol. 2014. Vol. 80. P. 1515–1527.Ebrahimpour A., Rahman R.N., Barsi M., Salleh A.B. Bioresour. // Technol. 2011. Vol. 102. P. 6972–6981.Ebrahimpour A., Rahman R.N., Barsi M., Salleh A.B. Bioresour. // Technol. 2011. Vol. 102. P. 6972–6981.Сорокина К.Н., Нуриддинов М.А., Розанов А.С., Иванисенко В.А., Пельтек С.Е. // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013. Т. 17. С. 666–674.Сорокина К.Н., Нуриддинов М.А., Розанов А.С., Иванисенко В.А., Пельтек С.Е. // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013. Т. 17. С. 666–674.Сорокина К.Н., Розанов А.С., Брянская А.В., Пельтек С.Е. // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013. Т. 17. С. 651–658.Сорокина К.Н., Розанов А.С., Брянская А.В., Пельтек С.Е. // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2013. Т. 17. С. 651–658.Bradford M.M. // Anal. Biochem. 1976. Vol. 72. P. 248–254.Bradford M.M. // Anal. Biochem. 1976. Vol. 72. P. 248–254.JIS K 0070-1992 Test Method for Acidity, Saponification value, Ester value, Iodine value and Hydroxy value of Chemical products and Unsaponifiables.JIS K 0070-1992 Test Method for Acidity, Saponification value, Ester value, Iodine value and Hydroxy value of Chemical products and Unsaponifiables.Costa S.A., Azevedo H.S., Reis R.L. CRC Press LLC. 2005.Costa S.A., Azevedo H.S., Reis R.L. CRC Press LLC. 2005.Narwal S.K., Saun N.K., Dogra P., Chauhan G., Gupta R. BioMed. Res. Int. 2014. ID: 281934.Narwal S.K., Saun N.K., Dogra P., Chauhan G., Gupta R. BioMed. Res. Int. 2014. ID: 281934.Pandey A. Handbook of Plant-Based Biofuels. CRC Press. Boca Raton. Fla. USA. 2009.Pandey A. Handbook of Plant-Based Biofuels. CRC Press. Boca Raton. Fla. USA. 2009.Li W., Du W., Liu D., Yao Y. // Biochem. Eng. J. 2008. Vol. 41. P. 111–115.Li W., Du W., Liu D., Yao Y. // Biochem. Eng. J. 2008. Vol. 41. P. 111–115.Du W., Xu Y., Liu D., Zeng J. // J. Mol. Catal. B: Enzym. 2004. Vol. 30. P. 125–129.Du W., Xu Y., Liu D., Zeng J. // J. Mol. Catal. B: Enzym. 2004. Vol. 30. P. 125–129.Silva C., Oliveira J.V. // Braz. J. Chem. Eng. 2014. Vol. 31. DOI: 10.1590/0104-6632.Silva C., Oliveira J.V. // Braz. J. Chem. Eng. 2014. Vol. 31. DOI: 10.1590/0104-6632.Patel U., Vaghela A., Patel N.M. IJRIT. 2013. Vol. 1. P. 17–30.Patel U., Vaghela A., Patel N.M. IJRIT. 2013. Vol. 1. P. 17–30.Lukovic N., Knezevic-Jugovic Z., Bezbradica D. Alternative Fuel. 2011. ISBN: 978-953-307-372-9. InTech, DOI: 10.5772/21905.Lukovic N., Knezevic-Jugovic Z., Bezbradica D. Alternative Fuel. 2011. ISBN: 978-953-307-372-9. InTech, DOI: 10.5772/21905.Liu Y., Xin H.I., Yan Y.J. // Ind. Cpops Prod. 2009. Vol. 30. P. 431–436.Liu Y., Xin H.I., Yan Y.J. // Ind. Cpops Prod. 2009. Vol. 30. P. 431–436.Wang L., Du W., Liu D., Wang L., Li L., Dai N. // J. Mol. Catal. B: Enzym. 2006. Vol. 43. P. 29–32.Wang L., Du W., Liu D., Wang L., Li L., Dai N. // J. Mol. Catal. B: Enzym. 2006. Vol. 43. P. 29–32.Lu J., Nie K., Xie F., Wang F., Tan T. // Process Biochem. 2007. Vol. 42. P. 1367–1370.Lu J., Nie K., Xie F., Wang F., Tan T. // Process Biochem. 2007. Vol. 42. P. 1367–1370.Salis A., Pinna M., Monduzzi M., Solinas V. // J. Biotechnol. 2005. Vol. 19. P. 291–299.Salis A., Pinna M., Monduzzi M., Solinas V. // J. Biotechnol. 2005. Vol. 19. P. 291–299.Zheng Y., Quan J., Ning X., Zhu L.M., Jiang B., He Z.Y. // World J. Microbiol. Biotechnol. 2009. Vol. 25. P. 41–46.Zheng Y., Quan J., Ning X., Zhu L.M., Jiang B., He Z.Y. // World J. Microbiol. Biotechnol. 2009. Vol. 25. P. 41–46.Noureddini H., Gao X., Philkana R.S. // Bioresour. Technol. 2005. Vol. 96. P. 769–777.Noureddini H., Gao X., Philkana R.S. // Bioresour. Technol. 2005. Vol. 96. P. 769–777.Oqnjanovic N., Bezbradica D., Knezevic-Juqovic Z. // Bioresour. Technol. 2009. Vol. 100. P. 546–554.Oqnjanovic N., Bezbradica D., Knezevic-Juqovic Z. // Bioresour. Technol. 2009. Vol. 100. P. 546–554.Kumari A., Shah S., Gupta M.N. // Energy Fuels. 2007. V. 21. P. 368–371.Kumari A., Shah S., Gupta M.N. // Energy Fuels. 2007. V. 21. P. 368–371.Xie W., Ma N. Energy Fuels. 2009. Vol. 23. P. 1347–1353.Xie W., Ma N. Energy Fuels. 2009. Vol. 23. P. 1347–1353.Kawakami K., Oda Y., Takahashi R. // Biotechnol. Biofuels. 2011. Vol. 4. DOI: 10.1186/1754-6834-4-42.Kawakami K., Oda Y., Takahashi R. // Biotechnol. Biofuels. 2011. Vol. 4. DOI: 10.1186/1754-6834-4-42.Yang G., Wu J., Xu G., Yang L. // Colloids Surf. B. Biointerfaces. 2010. Vol. 78. P. 351–356.Yang G., Wu J., Xu G., Yang L. // Colloids Surf. B. Biointerfaces. 2010. Vol. 78. P. 351–356.

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