Transeste hóa với xúc tác enzym lipase

1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.2.7.3. Transeste hóa với xúc tác enzym lipase

 Cơ chế

Toàn bộ cơ chế của quá trình transeste hóa xúc tác lipase đƣợc mô tả trong hình 1.9 phía dƣới:

Bƣớc đầu tiên (a), là quá trình gắn cơ chất lên tác nhân ái nhân của enzym mà trung tâm ái nhân là nguyên tử oxy của của nhóm -OH hình thành nên phức hợp enzym– cơ chất.

Bƣớc thứ hai (b), proton từ axit liên hợp của amin chuyển tới nguyên tử oxy của nhóm ankyl trong cơ chất, hình thành nên nhóm hyđroxyl của điglixerit, monoglixerit, hoặc glixerol.

Bƣớc thứ ba (c), nguyên tử oxy của từ phân tử ancol (metanol) đƣợc gắn vào nguyên tử cacbon trong liên kết C=O của nhóm acyl – thuộc phức hợp trung gian với enzym – hình thành nên phức hợp acylat enzym – ancol.

Cuối cùng (d), nguyên tử oxy của enzym trong phức hợp đƣợc giải phóng, và một proton đƣợc chuyển từ axit liên hợp của nhóm amin đến tạo lại nhóm

hyđroxyl. Cùng lúc tạo ra một phân tử metyl este của axit béo, hay còn gọi là biodiesel.

Phức hợp enzym - cơ chất (ES) Cơ chất (S) Chất béo EAc ES Điglixerit G EAc Metanol (A) Phức hợp E-AcA Phức hợp E-AcB Metyl este

 Ưu điểm

So với xúc tác hóa học, phản ứng transeste hóa xúc tác lipase có nhiều ƣu điểm:  Điều kiện phản ứng ôn hòa (nhiệt độ từ 35C ÷ 60C).

 Không có sản phẩm phụ.

 Việc tách pha và thu hồi glixerin dễ dàng.  Xúc tác có thể tái sử dụng nhiều lần.  Hiệu suất phản ứng cao.

 Lipase không bị ảnh hƣởng bởi hàm lƣợng các axit béo tự do và nƣớc có trong dầu mỡ do đó thuận lợi cho việc sản xuất bằng nguồn nguyên liệu dầu thải hoặc đã qua sử dụng.

 Giảm đáng kể lƣợng nƣớc thải khi sử dụng với quy mô công nghiệp.

 Nhược điểm

Tuy nhiên, việc sử dụng lipase làm xúc tác trong phản ứng transeste hóa cũng gặp một số trở ngại:

 Tốc độ phản ứng chậm.

 Bị ức chế bởi ancol nếu sử dụng nhiều ancol.  Giá thành enzym cao.

 Mất hoạt tính xúc tác sau một số lần tái sử dụng.