[发明专利]利用四碳二元酸发酵固定CO2的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及生物技术领域，具体地说，是一种利用微生物发酵的技术生 产四碳二元酸从而固定二氧化碳(CO₂)的方法。

【背景技术】

随着社会生产力的高速发展，人们的生活水平在不断提高，同时，由于 人类在不断地消耗天然资源，释放出大量的CO₂，使大气中CO₂的浓度迅速增 加，据预测，如果不采取措施，到2100年大气中CO₂的浓度将达到540～970ppm。 大气中CO₂浓度的增加引起人类生存环境的众多变化，其中，温室效应、地球 变暖、冰川减少、海平面升高是最为显著的。目前，减少CO₂排放已成为全世 界共同努力的目标。

除了减少CO₂排放以外，固定CO₂也是人们在进行的一项重要工作。固定 CO₂的方法有物理固定、化学固定及生物固定三类方法。化学固定及生物固定 的方法都是通过氧化还原途径提高CO₂的还原度，使其变为可再利用的能源和 化学品。生物固定法又包括植物固定法和微生物固定法，其中，自养微生物 对CO₂的固定作用是不可忽视的。

固定CO₂的微生物一般可以分为两类：光能自养型微生物和化能自养型微 生物。光能自养型微生物主要包括微藻类和光合细菌，它们含有叶绿素，以光 为能源，以CO₂为碳源，合成代谢产物及菌体。化能自养型微生物则以H₂、H₂S、 S₂O₃^2-、NH₄⁺、NO₃^-、NO₂^-、Fe²⁺等无机物作为能源，以CO₂为碳源。目前，研究较 多的是利用微藻类和氢细菌来固定CO₂。

除此以外，还有一些微生物的反应需要CO₂为底物，因此，人们可以利用 这些微生物的反应合成有用的化学品并同时固定CO₂。例如，利用微生物厌 氧发酵生产四碳二元酸(琥珀酸、苹果酸等)的过程：通过三羧酸循环的还 原方向生产合成琥珀酸，每生产1mol琥珀酸需要1mol CO₂，因此，其在发酵 过程中需要消耗CO₂；人们可以利用这一反应过程来达到固定CO₂的目的。

四碳二元酸是一类重要的化工原料，被广泛地应用于医药、农药、染料、 香料、油漆、食品、塑料和照相材料等行业。琥珀酸是一种四碳二元羧酸， 可以合成1，4-丁二酯、四氢呋喃、γ-丁内酯、丁二醇、己二酸等，以琥珀 酸为原料可取代苯合成大约250种化工产品。可用于发酵法生产琥珀酸的微 生物种类比较广泛，如大肠杆菌、厌氧瘤胃细菌、谷氨酸棒杆菌、克雷伯式 肺炎杆菌、枯草杆菌和酵母菌，或是这些菌的缺失有关基因或过量表达有关 基因的工程菌。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种基于微生物发酵反应固定CO₂的方法，即，在 进行厌氧发酵生成四碳二元酸的同时固定CO₂，从而有助于改善人类生存环境 中CO₂过多的问题，并为社会多提供有用的化工原料——四碳二元酸。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种利用四碳二元酸发酵固定CO₂的方法，包括：在具有气体吸入能力的 发酵罐中投入厌氧发酵培养基，将具有四碳二元酸生产能力的微生物接入厌 氧发酵培养基中，在发酵罐内发酵液的上方充以CO₂，发酵罐中安装自吸式搅 拌器，将发酵液上方的CO₂气体吸入并分散于发酵液中，进行厌氧发酵，发酵 中消耗的CO₂通过不断通入的CO₂进行补充，促使微生物在固定CO₂的同时生产 四碳二元酸。

所述的厌氧发酵培养基中，碳源为五碳、六碳糖、生物质水解液、甘油 或粗甘油。

所述不断通入的CO₂为纯CO₂气体。