[发明专利]一种二元醇与有机酸联产与分离方法

说明书

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，涉及到微生物发酵联产和二氧化碳回收利用技术，特别涉及一种二元醇与有机酸联产与分离的方法。

背景技术

在能源需求不断扩大、石油资源供应不稳定的情况下，以可再生生物质资源为原料的生物炼制技术越来越受到国内外研究学者的高度重视，尤其是利用工业生物技术生产的生物质能源和生物基大宗化学品，如燃料乙醇、生物柴油、生物气、生物氢气以及1，3-丙二醇、2，3-丁二醇、乳酸、琥珀酸、丁醇/丙酮等。其中，1，3-丙二醇、2，3-丁二醇、乳酸和琥珀酸等都备受关注、也是最有工业化前景的二元醇和二元酸类发酵产物。1，3-丙二醇和2，3-丁二醇都是重要的化工原料，具有广泛的应用领域，如用作溶剂、合成药物中间体、汽车抗冻剂、润滑剂、添加剂以及聚合物单体等。由于二者结构和性质存在差异，应用上也稍有区别。1，3-丙二醇主要用途是生产高品质的聚酯材料——聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)。2，3-丁二醇可以用于合成手性药物中间体，可以转化生成甲乙酮、2-丁烯、1，3-丁二烯、乙偶姻和二乙酰等重要化合物。近几年1，3-丙二醇与2，3-丁二醇的混合物与对苯二甲酸合成新的聚酯材料也已引起人们的关注。有机酸(甲酸、乙酸、乳酸、琥珀酸、柠檬酸、苹果酸、延胡索酸等)作为生产前景广阔的化工原料和中间体，在很多领域都有着广泛的应用。其中乳酸可用作防腐剂、调味料及酸味剂，而以乳酸为单体的聚乳酸(PLA)可广泛应用于医药、塑料、化妆品及农业中；琥珀酸是一种重要的C4平台化合物，可以衍化生成1，4-丁二醇、四氢呋喃、γ-丁内酯等大宗化学品，琥珀酸也广泛用于医药、食品、农药、香料、橡胶、防护涂料、染料和照相材料等工业中。

目前1，3-丙二醇主要以石油裂解的乙烯和丙烯为原料化学合成，价格较高；而具有手性的2，3-丁二醇化学合成相当困难，因此微生物发酵法生产这两种二元醇具有相当大的优势。2006年杜邦公司完成了以基因工程大肠杆菌将葡萄糖一步转化为1，3-丙二醇的中试研究，德国和国内的清华大学、大连理工大学也相继完成了用天然菌株将甘油转化为1，3-丙二醇的中试试验。近几年甘油生物转化发酵生产1，3-丙二醇工艺研究主要包括两步发酵法、葡萄糖辅助发酵、混菌发酵、微氧发酵、生物柴油副产粗甘油的直接利用等。微生物法生产2，3-丁二醇在二战期间的德国就实现了工业化生产，近几年又引起企业界的关注。相对于产1，3-丙二醇的菌种，用于生产2，3-丁二醇的菌株具有更宽的底物食谱，己糖、戊糖、特定的二糖、糖醛酸都可以作为底物，适合于非粮原料，如甘蔗汁(Marilia et al，2001)、木质纤维素(Yu et al，1985；Frazer and McCaskey，1991)、菊芋等的利用。