生物柴油，即长链脂肪酸酯，它是以植物油脂、动物油脂以及城市废餐饮油等为原料制成的可再生绿色液体燃料。生物柴油的制备方法主要有：化学法、超临界法和酶法。酶法以其卓越的优越性近年来成为了研究的热点，但是到目前为止国内外还少有酶法生物柴油制备工艺成功工业化的报道，究其原因主要是因为在研究和实际的使用中酶法也暴露出了种种问题，总结一下，主要有以下几点：(1)使用的短链醇酰基受体对脂肪酶存在毒害作用；(2)副产物甘油对脂肪酶存在副作用；(3)使用的油脂原料成本高；(4)脂肪酶的价格高而且使用寿命短。本论文就是围绕上述几大制约瓶颈立题、破题，主要做了以下工作： 第一部分运用底物工程和溶剂工程的方法解除短链醇酰基受体的毒害作用以及副产物甘油的副作用。 首先，我们以短链碳酸酯类替代短链醇类作为酰基受体在有机溶剂体系中进行了酶法生物柴油制备的研究，对可能影响工艺的因素进行了优化。研究发现Novozym435是催化油脂与碳酸二甲酯转酯的较适宜脂肪酶形式；以碳酸二甲酯作为酰基受体时油脂的转化率明显优于甲醇和醋酸甲酯酰基受体，大约是它们的2-3倍；以碳酸二甲酯为酰基受体有机溶剂体系中酶法转化棉籽油制备生物柴油的最适条件：以石油醚作为反应介质，反应温度50℃，摇床转速150rpm，油脂与碳酸二甲酯的的摩尔比为1：4.5，脂肪酶的添加量为10％，在此最适条件下Novozym435催化其它多种油脂转酯也达到了很高的转化率。 其次，在无溶剂体系中实现了短链碳酸酯与重要能源树种麻疯树油和黄连木油转酯制备生物柴油，并运用中心组合法和响应面分析法成功地实现了反应工艺的优化。麻疯树油转酯的最优条件为：反应时间13.3小时、反应温度为44.5℃、脂肪酶的添加量为油脂重量的13.7％、碳酸二乙酯和麻疯树油的摩尔比为3.75：1、不需要向反应体系中添加水分；黄连木油转酯的最优条件为：反应时间12.9小时、反应温度为43.8℃、脂肪酶的添加量为油脂重量的14.6％、碳酸二乙酯和麻疯树油的摩尔比为3.9：1、不需要向反应体系中添加水分。短链碳酸酯作为替代酰基受体的生物柴油制备工艺主要有以下几个优点：(a)短链碳酸酯价格便宜，对脂肪酶没有毒害作用，而且还是环境友好的，是一种"绿色"合成工艺；(b)此反应是一个不可逆反应，反应中形成的羧酸单酰基酯快速地分解成二氧化碳和醇，因此有利于反应正向进行；(c)油脂的转化率比使用传统的酰基受体(如甲醇)要高的多。因此以短链碳酸酯作为替代酰基受体的酶法生物柴油制备工艺是非常有前途的。最后，我们运用溶剂工程的方法从溶剂优化的角度试图筛选适合于脂肪酶催化油脂甲醇解制备生物柴油的反应介质。我们找到了一种最适的共溶剂，它由25％的叔戊醇和75％的异辛烷构成，在此共溶剂体系中成功地实现了脂肪酶催化油脂甲醇解制备生物柴油。从试验的结果可以看出，使用共溶剂体系作为反应介质主要有以下几个优点：(a)甲醇和副产甘油的副作用可以完全被克服；(b)可以达到高的反应速率和转化率，在12小时内转化率可以达到97.3％；(c)在重复多次使用时固定化酶不需要经过任何处理；(d)固定化酶的操作稳定性非常高，反应60批(720小时)后固定化酶的活力几乎没有损失。这些说明共溶剂体系是一个很有前景的可用于脂肪酶催化油脂甲醇解制备生物柴油的反应介质。 第二部分酶催化原位反应提取新工艺及一步酶法转化皂脚油降低生物柴油制备成本。 首先，以短链碳酸酯类和短链醋酸酯类同时作为提取溶剂和酰基受体进行原位反应提取制备生物柴油，对影响工艺的重要参数进行了优化。使用短链碳酸酯时，短链碳酸酯与油籽最适比例为10mL/g，最适油籽含水量在3％左右，最大黄连木油甲酯达到89.6％，最大黄连木油乙酯达到90.7％，最大麻疯树油甲酯和乙酯分别达到95.9％和94.5％；使用短链醋酸酯时，短链醋酸酯与油籽最适比例为7.5 mL/g，最适油籽含水量黄连木籽为4.26％，麻疯树籽为4.62％，最大黄连木油甲酯达到92.8％，最大黄连木油乙酯达到89.5％，最大麻疯树油甲酯和乙酯分别达到86.1％租87.2％。与传统的生物柴油制备工艺相比较，原位反应提取工艺是非常简单的，因为它避免了油脂的提取精制程序，整个工艺的步骤减半，而且它还可以提高生物柴油的产率，因此使用本工艺可以降低工艺成本提高工艺产值。 其次，以廉价皂脚油为原料进行了生物柴油的制备研究。通过反应体系和反应条件的优化在国内外第一次实现了一步酶法转化高游离脂肪酸含量的劣质油脂制备生物柴油，在添加叔醇和分子筛的情况下，最高甲酯产率可以达到95.2％，这对于扩大生物柴油制备的原料范围，降低原料成本并进而降低整个酶法生物柴油制备工艺的成本具有十分重要的意义。 第三部分廉价脂肪酶源的筛选及其在生物柴油制备中的应用。 以降低酶法生物柴油制备的生物催化剂脂肪酶的成本为目的，从新型廉价脂肪酶源筛选的角度，找到了一种廉价的植物源脂肪酶一天然固定化木瓜脂肪酶，并将其应用于催化油脂醇解，成功地实现了生物柴油的制备。木瓜脂肪酶在LogP值大于3的有机溶剂中较稳定，催化油脂的转化率高。木瓜脂肪酶的添加量、反应温度以及木瓜脂肪酶预平衡水分活度对木瓜脂肪酶催化醇解都有影响，它们的最适值分别为：15％、55℃和0.225。在木瓜脂肪酶填充床反应器中实现了连续醇解制备生物柴油，反应器可以连续操作150小时以上，因此具有进一步开发前景。