[发明专利]利用秸秆原料发酵生产琥珀酸的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用秸秆原料发酵生产琥珀酸的方法，属于生物工程技术领域。

背景技术

琥珀酸(succinic acid)，又称丁二酸，分子式为C₄H₆O₄，分子量为118.09，是一种常见的天然有机酸，广泛存在于人体、动物、植物和微生物中。

琥珀酸是工业上一种重要的四碳化合物，它作为有机合成原材料、中间产物或专业化学制品广泛应用在食品、医药、农药、染料、香料、油漆、塑料和材料工业。其最大的市场是用于表面活性剂、清洁剂、绿色溶剂、离子鳌合剂、生物可降解塑料等领域。其在食品行业中作为酸化剂、pH改良剂、风味物质和抗菌剂，以及作为原料或中间体用于医药、抗生素、氨基酸和维生素的生产(ApplMicrobiol Biotechnol，51：545-552，1999)。目前，发酵法生产琥珀酸和它大多数衍生物的合成还处在进一步研究和开发阶段。

目前已开发出多项技术将琥珀酸转化为重要的工业化学品，包括N-甲基吡咯烷酮、1，4-丁二醇、四氢呋喃、γ-丁内酯、己二酸、PBT树脂、PBS可降解塑料等。其中许多化工产品目前都是以石油或煤化工产品(如苯、丁烷等)为原料合成的，资源紧缺，不可再生。现报道大约有250种以苯或丁烷等为原料的化工产品可以通过琥珀酸为原料来生产。因此，全球对琥珀酸的需求不断增加。

工业上琥珀酸的生产方法主要为化学方法，主要有石蜡氧化法、轻油氧化法、丁烷氧化法、丁二腈水解法、催化加氢法以及以乙烯和一氧化碳为原料的电解氧化法。目前，国内外主要使用的是催化加氢法。以化学方法获得琥珀酸，不可避免地要消耗大量不可再生的化石原料，还具有转化率低，易污染环境等弊端。

琥珀酸的生产可通过发酵方法来进行，由于化石原料的日趋减少，用微生物发酵碳水化合物生产琥珀酸的方法日益受到人们的重视。由于发酵法生产琥珀酸是以可再生糖源(如葡萄糖)和二氧化碳作为主要原料，因此微生物发酵法生产琥珀酸，具有成本低和摆脱对石化原料依赖的优点，而且开辟了温室气体二氧化碳利用的新途径，更加显示了环境友好特征。

琥珀酸是继柠檬酸后最具市场潜力的发酵有机酸产品之一，但目前都还是用化学方法生产。根据美国Michigan大学MBI研究所的估计，在未来几年内，琥珀酸的总需求将达到100万吨的水平。