การผลิตไบโอดีเซลโดยปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันโดยใช้เอนไซม์อิสระและเอนไซม์ตรึงรูป

Abstract

งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์ในการศึกษาคุณสมบัติของเอนไซม์ไลเปสและการผลิตไบโอดีเซลจากแบคทีเรีย จำนวน 3 ไอโซเลต คือ GS-4, WWSC-2 แลพพ HCUC9-2 ซึ่งเป็นไอโซเลตที่มีประสิทธิภาพในการผลิตเอนไซม์ไลเปสได้ดีที่สุด เพื่อนำไปเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันสำหรับการผลิตไบโอดีเซล สำหรับการศึกษาคุณสมบัติของเอนไซม์ พบว่าค่าความเป็นกรด-ด่างและอุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการทำงานของเอนไซม์ไลเปสจากไอโซเลต GS-4, WWSC-2 คือ พีเอช 7 สำหรับ HCUC9-2 คือ พีเอช 9 และอุณหภูมิ 45 องศาเซลเซียส ตามลำดับ และพบว่าเอนไซม์ไลเปสจากไอโซเลต G$-4 และ WWSC-2 มีเสถียรภาพในช่วงพีเอช 608 สำหรับ HCUC9-2 มีเสถียรภาพในช่วงพีเอช 7-9 รวมทั้งอุณหภูมิในช่วง 40-50 เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ตามลำดับ โดยกิจกรรมของเอนไซม์จะสูงขึ้นเมื่อมีสารลดแรงตึงผิว แต่เมื่อนนำมาทดสอบกับเมทานอลและเฮกเซนจะส่งผลให้ค่ากิจกรรมของเอนไซม์ลดลงเล็กน้อย จากการศึกษาการผลิตไบโอดีเซลจากน้ำมันปาล์มที่ยังไม่ผ่านการใช้และน้ำมันปาล์มที่ผ่านการใช้แล้ว โดยใช้เอนไซม์ไลเปสอิสระในการผลิตเมทิลเอสเทอร์ ในอัตราส่วนโดยโมลระหว่างน้ำมันปาล์มต่อเมทานอล คือ 1:5 และมีการเติมเป็นช่วง (น้ำมันปาล์มต่อเมทานอลในอัตราส่วน 1:1) ที่เวลา 3,6 และ 9 ชั่วโมง มีการเติมสารลดแรงตึงผิว Tween 80 ความเข้มข้น 0.01 เปอร์เซ็นต์ และมีเฮกเซนเป็นตัวทำละลาย (1:1 โดยน้ำหนักต่อปริมาตร) สารละลายฟอสเฟตบัฟเฟอร์ ความเข้มข้น 0.1 โมลาร์พีเอช 7 (1:2 โดยน้ำหนักต่อปริมาตร) อุณหภูมิ 45 องศาเซลเซียส เป็นเวลาสัมผัส 24 ชั่วโมง จะส่งผลให้เกิดเมทิลเอสเทอร์ โดยพบการมีอยู่ของหมู่เมทิลเอสเทอร์เมื่อเทียบกับสารมาตรฐานบน TLC chromatography และเมื่อใช้เอนไซม์ตรึงรูปในการผลิตเมทิสเอสเทอร์ในสภาวะเดียวกัน พบว่าไม่เกิดเมทิลเอสเทอร์ เนื่องจากไม่พบการมีอยู่ของหมู่เมทิลเอสเทอร์เมื่อเทียบกับสารมาตรฐานบน TLC chromatography

The focus of this study was on characterization of an extracellular lipase and optimization of biodiesel production from three bacterial isolates GS-4, WWSC-2 and HCUC9-2 that exhibited the highest lipase activity. The lipase enzymes from isolates GS-4 and WWSC-2 and HCUC9-2 were used for biodiesel production through the chemical reaction transesterification. The optimum pH and temperature for the enzyme activity of isolates GS-4 and WWSC-2 were pH7 and 45 °C and isolate HCUC9-2 were pH 9 and 45 °C, respectively. The lipase enzymes from isolated GS-4 and WWSC-2 isolates were stable in the pH ranging from 6-8 and at 40-50 and 40-45 °C for 1 hour and the lipase enzymes from isolate HCUC9-2 was stable in the pH ranging from 7-9 and at 40-50 °C for 1 hour, respectively. Higher activity was observed in the presence of surfactant and the enzyme activity was a little inactive toward methanol and hexane. Study on the production of biodiesel from palm oil and used palm oil to produce methyl ester was investigated. The conditions in the production of methyl ester were optimized as follow; mole ratio of palm oil and methanol 1:5, feed of methanol was carried out step by step (approximately 1:1 in a molar ration of methanol to oil) at 3,6 and 9 hours, surfactants (0.01% Tween 80) and hexane as solvent (1:1 by weight per volume), 0.1 M phosphate buffer solution pH 7 (1:2 by weight per volume) at 45 °C for 24 hours. The results showed that free lipases from all isolates could catalyze transesterification. Methyl ester was detectable in TLC plate. On the contrary, immobilized enzyme from isolated GS-4, WWSC-2 and HCUC9-2 also catalyze transesterification with non of methyl ester was presented in TLC plate.