

BIOCATALYTIC HETEROGENEOUS PROCESSES OF INTERESTERIFICATION OF VEGETABLE OILS INTO BIODIESEL
Abstract
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.
About the Authors
G. A. KovalenkoRussian Federation
L. V. Perminova
Russian Federation
A. B. Beklemishev
Russian Federation
E. Yu. Yakovleva
Russian Federation
M. B. Pykhtina
Russian Federation
References
1. Росс М.Ю., Стребков Д.С. Биодизельное топливо из водо-рослей. М., 2008. С. 88—162.
2. Девянин С.Н., Марков В.А., Семенов В.Г. Растительные масла и топлива на их основе для дизельных двигателей. М., 2008.
3. Федоренко В.Ф., Колчинский Ю.Л., Шилова Е.П. Состояние и развитие производства биотоплива. М.: ФГНУ «Росин-формагротех», 2007. С. 79—118.
4. Инновационные технологии производства биотоплива второго поколения. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2009. С. 68.
5. Аникеев В.И., Степанов Д.А., Ермакова А. // Ж. физ. хим. 2011. Т. 85. № 8. С. 1449.
6. Аникеев В.И., Яковлева Е.Ю. // Ж. физ. хим. 2012. Т. 86. № 11. С. 1766.
7. Ming Li, Yan Zheng, Yixin Chen, Xifeng Zhu // Bioresource Technology. 2014. Vol. 154. Р. 345.
8. Christensen M.W., Andersen L., Husum T.L., Kirk O. // Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2003. Vol. 105. Р. 318.
9. Ипатова Л.Г., Кочеткова А.А., Нечаев А.П., Тутельян В.А. Жировые продукты для здорового питания. М.: ДеЛи принт, 2009.
10. Fukuda H., Hama S., Tamalampudi S., Noda H. // Trends in Biotechnology. 2008. Vol. 26 No.12. P. 668.
11. Bajaj A., Lohan P., Jha P.N., Mehrotra R. // J. Mol. Catal. B: En-zym. 2010. Vol. 62. P. 9.
12. Stoytcheva M., Montero G., Toscano L., Gochev V., Valdez B. // Biodiesel — Feedstocks and Processing Technologies. 2011. P. 397.
13. DiCosimo R., McAuliffe J., Poulose A.J., Bohlmann G. // Chem. Soc. Rev. 2013.
14. Zi Jin, Shuang-Yan Han, Li Zhang, Sui-Ping Zheng, Yong Wang, Ying Lin // Bioresource Technology. 2013. Vol. 130. P. 102.
15. 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.
16. Hama S., Tamalampudi S., Fukumizu T., Miura K., Yamaji H., Kondo A., Fukuda H. // J. Biosci. Bioeng. 2006. Vol. 101. P. 328.
17. Oda M., Kaieda M., Hama S., Yamaji H., Kondo A., Izumoto E., Fukuda H. // Biochem. Eng. J. 2005. Vol. 23. P. 45.
18. Chen J.-P., Lin G.-H. // Appl. Biochem. Biotechnol. 2010. Vol. 161. P. 181.
19. Sun T., Du W., Liu D. // Biofuels, Bioproducts & Biorefining. 2009. Vol. 3. P. 633.
20. 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.
21. 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.
22. Ban K., Kaieda M., Matsumoto T., Kondo A., Fukuda H. //Bio-chem. Eng. J. 2001. Vol. 8. P. 39.
23. Ying, M., Chen G. // Appl. Biochem. Biotechnol. 2007. Vol. 137— 140. P. 793.
24. Abildskov J., van Leeuwen M.B., Boeriu C.G., van den Broek L.A.M. //
25. J. Mol. Catal. B: Enzym. 2013. Vol. 85— 86. P. 200— 213.
26. 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.
27. Hernandez-Martin E., Otero C. // Bioresource Technol. 2008. Vol. 99 (2). P. 277—286.
28. Wei Du, Yuanyuan Xu, Dehua Liu, Jing Zeng // J. Mol. Catal. B: Enzym. 2004. Vol. 30. P. 125.
29. Foresti M.L., Pedernera M., Bucala V., Ferreira M.L. // Enzyme Microb. Technol. 2007. Vol. 41. P. 62—70.
30. Marty A., Chulalaksananukul W., Willemot R.M., Condoret J.S. // Biotechnol. Bioeng. 1992. Vol. 39. P. 273—280.
31. Osorio N.M., Dubreucq E., da Fonseca M.M.R., Ferreira-Dias S. // Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2009. Vol. 111. P. 358—367.
32. Там же. P. 120—134.
33. Perez V.H., Miranda E.A., Valenca G.P. // Appl. Biochem. Bio-technol. 2007. Vol. 136(1). P. 23—37.
34. Peter J.H. // Enzyme Microbial Technol. 1994. Vol. 16. P. 178—206.
35. Basri M. Kassim M.A., Mohamad R., Ariff A.B. // J. Mol. Catalysis B: Enzym. 2013. Vol. 85— 86. P. 214— 219.
36. Коваленко Г.А., Перминова Л.В., Беклемишев А.Б., Ткаченко В.И. // Биотехнология. 2013. № 6. С. 35—50.
37. 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.
38. 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.
39. Weitkamp P., Weber N., Vosmann K. // J. Agricul. Food Chem. 2008. Vol. 56(13). P. 5083—5090.
40. Criado M., Hernandez-Martin E., Otero C. // Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2007. Vol. 109(5). P. 474—485.
41. 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.
42. Ibrahim N.A., Guo Z., Xu X. // J. Am. Oil Chem. Soc. 2008. Vol. 85(1). P. 37—45.
43. 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.
44. Osorio N.M., da Fonseca M.M.R., Ferreira-Dias S. // Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2006. Vol. 108(7). P. 545—553.
45. 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.
46. Мошников В.А., Таиров Ю.М., Хамов Т.В., Шилова О.А. Золь-гель технология микро- и нанокомпозитов. СПб.: Лань, 2013. 314 С.
47. 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.
Review
For citations:
Kovalenko G.A., Perminova L.V., Beklemishev A.B., Yakovleva E.Yu., Pykhtina M.B. BIOCATALYTIC HETEROGENEOUS PROCESSES OF INTERESTERIFICATION OF VEGETABLE OILS INTO BIODIESEL. Kataliz v promyshlennosti. 2014;(6):71-79. (In Russ.)