[发明专利]一种由木质纤维原料生产乙醇和2,3－丁二醇的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，特别是提供了一种由木质纤维原料同时生产乙醇和2，3-丁二醇的方法。

背景技术

乙醇广泛应用于饮料、食品、香精、调味品、医药和能源工业，在国民经济中占有较重要的地位，随着国民经济的发展，世界石油储量的锐减、环境保护工作的加强和车用燃料乙醇需求量的增加，乙醇的用途将更加广泛，对乙醇的需求量将与日俱增，乙醇工业的前途将日趋灿烂。

2，3-丁二醇(2，3-butanediol)也是一种重要的化工原料。它是一种无色无味液体，可作为燃料，可用来制备聚合物、油墨、香水、防冻剂、熏蒸剂、增湿剂、软化剂、增塑剂、炸药以及药物的手性载体等。2，3-丁二醇还可作为一个很有价值的化工原料来合成其他化学品，如2，3-丁二醇脱水可产生甲乙酮，甲乙酮的应用相当广泛，再进一步脱水可形成1，3-丁二烯。2，3-丁二醇可通过Diels-Alder反应聚合生成苯乙烯。2，3-丁二醇与甲乙酮缩合并进行加氢反应生成辛烷，辛烷可用来产生高质量的飞行原料。

植物纤维原料是地球上最丰富、最廉价的可再生资源。有资料表明，全世界每年的植物体生成量高达1.55×10¹¹吨干物质，其中纤维素、半纤维素的总量约为8.5×10¹⁰吨。我国是一个农业大国，若能把大量的农业纤维原料及工业纤维废料中的纤维素、半纤维素经济有效地水解成葡萄糖，并进一步用于乙醇和其它化工原料的生产，这将有利于改善目前资源紧张，环境恶化的状况，对人类社会实现可持续发展具有重要的经济和社会意义。

当前，利用单糖(主要为葡萄糖和木糖)或木质纤维原料生产乙醇已有一定报道的生产方法，但目前，由木质纤维原料生产乙醇主要有以下几条途径：

1.利用半纤维素水解液生产乙醇(Van ZC，et al.Production of ethanolfrom sugar cane bagasse hemicellulose hydrolysate by Pichia stipitis.ApplBiochem Biotechnol.1988，17：357-369.

2.同时利用纤维素与半纤维素生产乙醇(Karin Ohgren，et al，Fuel ethanolproduction from steam-pretreated corn stover using SSF at higher drymatter content Biomass and Bioenergy，2006，30：863-869。

上述方法中均是利用木质纤维原料为底物发酵产单一的乙醇，文献1主要利用半纤维素，文献2主要同时利用纤维素与半纤维素，由于酵母对半纤维素降解所得五碳糖利用率不高，因此底物利用率较低，所得乙醇浓度也较低。

而对于2，3-丁二醇生产，目前也有一定程度报道，如下列文献：

1.利用葡萄糖生产2，3-丁二醇(Ramachandran，K.B.Goma，G.“2，3-Butanediol production from glucose by Klebsiella pneumoniae in acell recycle system”，J.Biotechnol.1988，9，39-46.

2.利用木糖生产2，3-丁二醇。(B.Marwoto，et al.Enhancement of(R，R)-2，3-butanediol production from xylose by Paenibacillus polymyxa atelevated temperatures.Biotechnology Letters 2002，24：109-114)

3.利用甘油发酵生产2，3-丁二醇(Biebl et al.Fermentation of glycerolto 1，3-propanediol and 2，3-butanediol.Appl MicrobiolBiotechnol，1998，50：24-29).

4.利用木材水解液生产2，3-丁二醇(Grover，B.S.Garg，S.K.Verma，J.Rodution of 2，3-butanediol from wood hydrolysate by Klebsiellapneumoniae，World J.Microbiol.Biotechnol.1990，6，328-332.)