优化磁性全细胞技术与微流控反应器的协同作用，以从植物油精炼副产物中生产环氧脂肪酸

《Scientific Reports》：Optimization the synergy of magnetic whole cell technology and microfluidic reactor for the production of epoxidized fatty acids from vegetable oil refinery by-product

　　

摘要

本研究探讨了经过脱胶处理后从皂料中提取的不饱和游离脂肪酸的环氧化反应。采用负载了Fe₃O₄的Candida catenulata全细胞作为生物催化剂，在电诱导磁场（IMF）的作用下，通过蛇形和螺旋微流控反应器合成环氧脂肪酸。利用生物催化剂颗粒的磁性质来改善反应器内不相溶反应物的混合效果。螺旋微流控反应器的注射器设计以及磁生物催化剂的运动机制有助于在较短的停留时间内获得较高的环氧化产率。此外，电诱导磁场系统中的生物催化剂频率对脂肪酸的环氧化过程具有显著影响。因此，通过分析反应物流速（X₁）、生物催化剂负载量（X₂）和电诱导磁场频率（X₃）对环氧化反应的影响，对反应条件进行了优化。最终确定最佳条件为：X₁ = 0.229 ml min^?1、X₂ = 100 wv^?1、X₃ = 2.5 Hz，在1.53分钟的流体动力学停留时间后，环氧化产率为47.67%。同时研究了多级微反应器串联使用以提高转化效率，结果表明由六个螺旋反应器组成的串联系统可使环氧脂肪酸的转化率达到约90.17%。在连续操作条件下，12小时后环氧化产率仍保持在初始值的80.66%。