基本信息
- 项目名称：
- 渤海水域产催化“生物柴油”脂肪酶菌株的筛选
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 生物柴油是一种清洁可再生的生物能源。与不可再生的石油能源相比：使用生物柴油可显著减少污染物及温室气体的排放；生物柴油可生物降解；在适宜的地区种植油料作物，还可保护生态、美化环境；利用废食用油生产柴油，可以减少含有毒物质进入环境，又可做到废物利用。本项目采用橄榄油为底物诱导菌株产生催化生产生物柴油的脂肪酶，从44种渤海水域真菌纯种中筛选出了一种可产脂肪酶的菌种。经形态学初步鉴定该菌为青霉属某种。
- 详细介绍：
- 石油、煤等化石燃料是不可再生能源，并且燃烧产物对环境造成污染。为解决能源紧缺以及现有能源的使用对环境造成的不良影响，生物燃料的研制与开发已成为当今新能源开发的必然趋势。 生物柴油作为可再生的生物能源将成为以后重要的能源之一。生物柴油通常由植物油和动物脂肪制取，可应用于传统的柴油发动机，与石油柴油相比，其二氧化碳排放量要减少高达80％。目前，生物柴油主要用化学法生产，即用动植物油脂与甲醇或乙醇在230-250℃、酸或碱催化的作用下生成。但此法存在工艺复杂、耗能高、醇必须过量、反应液色泽深、杂质多、产物难提纯、有废碱液排放等缺点。为此，人们开始关注酶法合成生物柴油技术，脂肪酶为国际公认的生产生物柴油的关键酶，脂肪酶不仅能催化底物天然油脂水解 ,也能在非水相中催化酯合成、 转酯化等反应，而且脂肪酶催化反应条件温和、 反应条件温和、 醇用量小、 甘油易回收和无废物产生等优点。目前我国大多从陆地资源分离出产脂肪酶的菌株，海洋资源还利用的较少，如南海和黄海，但高效的脂肪酶并不多见。我们通过实验，利用指导老师提供的渤海水样和原始待测菌种将从渤海的微生物中进行筛选与鉴定，达到分离出高产脂肪酶的菌种的目的。筛选出了一种可产脂肪酶的菌种，经测定该菌产酶的最适氮源为蛋白胨，最适产酶温度为25℃，pH自然条件下产脂肪酶量较高，达到49.6u/ml 。经形态学初步鉴定该菌为青霉属某种(Penicilium sp.)。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：从渤海水域中筛选出可催化生产生物柴油的高效产脂肪酶的菌种 基本思路：一、从指导老师提供的渤海水样和原始待测菌株中筛选出可产脂肪酶的菌种。二、根据培养基中不同的生长条件的设定，从而优化筛选出可高效产脂肪酶的菌种。
科学性、先进性及独特之处
- 生物柴油为可再生生物能源之一，可应用于传统柴油发动机，与石油柴油相比，其二氧化碳排放量减少高达80％。目前，生物柴油主要用化学法生产，但工艺复杂、耗能高、产物难提纯。脂肪酶为生产生物柴油的关键酶，可催化底物天然油脂水解 ,有反应条件温和、无废物产生等优点。目前我国利用海洋资源分离出产脂肪酶的菌株极少，且高效的菌株并不多见。我们从指导老师提供的渤海原始菌种中筛选与鉴定，分离得到一株高产脂肪酶的菌种。
应用价值和现实意义
- 生物柴油是一种清洁可再生的生物能源，发展立足于本国的生物柴油产业不仅有益于保护生态环境，促进国民经济可持续发展，而且是保障中国能源安全与国防安全的重大战略措施之一。，与不可再生的石油能源相比：使用生物柴油可显著减少污染物及温室气体的排放；生物柴油可生物降解；在适宜的地区种植油料作物，还可保护生态、美化环境；利用废食用油生产柴油，可以减少含有毒物质进入环境，又可做到废物利用
学术论文摘要
- 生物柴油是一种清洁可再生的生物能源，而脂肪酶是生物柴油催化生产过程中的关键酶。因此，本实验采用橄榄油为底物诱导菌株产生催化生产生物柴油的脂肪酶，从微生物实验室的44种渤海水域真菌纯种中筛选出了一种可产脂肪酶的菌种，对其最适产酶条件进行研究，经测定该菌产酶的最适氮源为蛋白胨，最适产酶温度为25℃，pH自然条件下产脂肪酶量较高，达到49.6u/ml 。培养周期为96h，转速为120r/min。经形态学初步鉴定该菌为青霉属某种(Penicilium sp.)。
获奖情况
- 作品在2011年5月天津师范大学科技立项比赛中获得金奖，并发表于天津师范大学学报《继之论坛》。
鉴定结果
- 目标菌株1株，公开发表论文1篇
参考文献
- 现有技术： 滤膜过滤富集培养、油脂培养基筛选、平板划线分离法、发酵培养基培养、摇床培养 借鉴的相关文献有: [1] 张树政. 酶制剂工业[M]北京:科学出版社,1984,655 - 668. [2] 孙宏丹,孟秀香,贾莉,等.微生物脂肪酶及其相关研究进展[J]大连医科大学学报，2001，23（4） [3] 闫云君,舒正玉,杨江科.细菌脂肪酶的结构和功能研究进展[J]食品与生物技术学报，2006, 25( 4) [4]董宏伟,孙谧,王跃军,等.海洋微生物低温碱性脂肪酶的纯化与性质研究[J]海洋与湖沼，2004，359(4) [5] 谈重芳，王雁萍，陈林海,等.微生物脂肪酶在工业中的应用及研究进展[J]食品工业科技2006，（7）：193-195 [6]胡朝阳，韦晗宁，李春苑,等.产脂肪酶菌株的筛选及酶学的特性研究[J]广西农业生物科学，2006， 25（3）：261-268 [7] 张振乾，官春云.可催化生产生物柴油脂肪酶产生菌的筛选及其培养条件研究[J]2009，34（1）：41-45 [8]裴培,郑风田,崔海兴.中国生物柴油发展的现状、潜力与障碍分析[J]林业经济，2009（3）：65-70 [9]晨曦.Right and Wrongs For Bio-Energy[J]ECOLOGICAL ECONOMY：22-29
同类课题研究水平概述
- 中国生物柴油的生产最早使用的原料是植物油下脚料和潲水油, 我国生物柴油的原料来源主要有三类： 一是大量的高含油量的野生油料植物，如麻风树、黄连木、文冠果、盐角草、油沙豆等；二是菜籽油、棉籽油等食用油料作物，可以用来小规模生产生物柴油；三是餐饮等废油。 据统计，到2020年中国发展生物柴油将达到500万吨。 美国威斯康星大学Nelson环境研究学院2007年10月中旬发布对世界226个国家生物柴油生产潜力的报告。报告认为，世界生物柴油生产潜力的上限将从现在119个国家470亿升提高到510亿升（135亿加仑）。美国加利福尼亚州作为新的绿色州，于2009年11月14日宣布，计划建设两座生物柴油装置。 目前，巴西是世界上唯一一个在全国范围内不供应纯汽油的国家，境内提供乙醇燃料的加油站已达3.5万个。联合国公布的一份报告显示，目前，巴西消费的燃料中有46％是乙醇等可再生能源，高于全球13％的平均水平，仅2008年巴西就实现减排2580万吨温室气体。 据阿根廷可再生能源协会的最新报告显示，德国是全球最大的生物柴油生产国，2008年生产了280万吨生物柴油；排名第二的是美国，2008年生产生物柴油230万吨；排名第三的是法国，2008年生产了180万吨的生物柴油；排名第四的是巴西，2008年的生物柴油产量达到102万吨，排名第五的是阿根廷96万吨。
