[发明专利]一种利用木糖母液制备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，尤其涉及一种利用工业副产物木糖母液制备2，3-丁二醇的方法。

背景技术

2，3-丁二醇(2，3-butanediol)是一种潜在的高附加值的平台化合物。近年来由于石油价格的不稳定以及石化产品价格的不断上涨，2，3-丁二醇的价格和生产在国际上也引起越来越广泛的关注。2，3-丁二醇是一种无色无味的手性化合物，分子量90.12KDa，沸点为180-184℃，凝固点较低，D-2，3-丁二醇(-60℃)可以作为抗冻剂。2，3-丁二醇具有较高的辛烷值，可以用于生产高级航空煤油。脱水可以转化为工业溶剂甲乙酮，甲乙酮可以作为燃料添加剂，并可以作为溶剂用于树脂和制漆业。甲乙酮进一步脱水可以得到1，3-丁二烯，可以作为底物用于合成橡胶工业(Syu MJ.Biological production of 2，3-butanediol.Appl Microbiol Biotechnol，2001，55：10-18)。在我国，2，3-丁二醇还被添加到白酒中以改善白酒风味。2，3-丁二醇脱氢可以得到乙偶因和丁二酮，可以作为香料作为食品添加剂。2，3-丁二醇在油墨、化妆品、香薰剂、软化剂、增塑剂、炸药和药物载体等领域也具有潜在用途(Xiu ZL，Zeng AP.Present state and perspective of downstream processing ofbiologically produced 1，3-propanediol and 2，3-butanediol.Appl Microbiol Biotechnol，2008，78：917-926)。

随着石化资源的日益枯竭以及石化工业对环境的影响，可再生资源引起来了越来越多的关注。由于石油价格的不断上涨及其不稳定性，石化产品价格不断攀升，利用可再生资源生产生物基大宗化学品如生物燃料等引起人们的极大兴趣。利用可再生的生物质资源作为底物，将生物炼制和绿色化学工业有机结合，可以建立起环境友好的、可持续性发展的材料化学工业。

木质纤维素生物质原料，来源广泛，再生迅速。利用生物、化学技术，木质纤维素生物质原料可以生产可再生的化学品。玉米芯作为一种木质纤维素生物质原料，在我国有极其广泛的资源。在我国，一部分木糖醇是利用从玉米芯水解液中提取的木糖为原料制得的。在该生产工艺中，产生了大量的副产物木糖母液。木糖母液含有浓度较高的混合糖(总糖为60％左右)，主要是戊糖——木糖和阿拉伯糖，还有少量葡萄糖，具有开发应用的潜力，但是目前木糖母液仅有少量关于焦糖色素生产的文献报道，其它开发利用没有报道，经检索，对于以木糖母液发酵生产2，3-丁二醇的文献和专利之前更没有报道。肺炎克雷伯氏菌具有底物谱广泛，易于培养等优点，可以利用戊糖和己糖产生2，3-丁二醇，是2，3-丁二醇生产的优势菌株。目前2，3-丁二醇的发酵生产主要集中在利用葡萄糖为底物(SyuMJ.Biological production of 2，3-butanediol.Appl Microbiol Biotechnol，2001，55：10-18；Qinet al.Production of 2，3-butanediol by Klebsiella pneumoniae using glucose and ammoniumphosphate.Chin J Chem Eng，2006，14：132-136)，利用含戊糖和己糖的工业副产物原料为底物发酵生产2，3-丁二醇的专利尚没有报道。而充分利用自然资源中的己糖和戊糖生产高值化学品，可以提高生物质资源的利用效率，降低生产成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用木糖母液发酵制备2，3-丁二醇的方法，以实现工业副产物木糖母液的开发利用，生产高值平台化合物2，3-丁二醇。

本发明所述利用木糖母液发酵制备2，3-丁二醇的方法包括如下步骤：

(1)选取木糖母液作为发酵底物，以如下组分配制发酵培养基：木糖母液60～200g/L，柠檬酸三铵2～8g/L，磷酸氢二铵5～40g/L，乙酸钠1～6g/L，氯化钾1～5g/L，硫酸镁0.05～0.15g/L，硫酸锌0.05～0.20g/L，硫酸锰0.05～0.20g/L，硫酸亚铁0.05～0.20g/L，pH值调至6.0～7.0；

上述木糖母液总糖浓度为50％～70％，配制好的发酵培养基中的初始总糖浓度为30～100g/L。