[发明专利]一种利用木糖为原料生产乙二醇和乙醇酸的方法

说明书

本发明公开了一种利用木糖为原料生产乙二醇和乙醇酸的方法。该方法中，利用木糖为原料通过酶转化法或发酵转化法生成木糖酸，利用阴沟肠杆菌和大肠杆菌以木糖酸为底物，在中性pH及好氧条件下发酵生产乙醇酸和乙二醇。本发明采用的两种生产菌株为野生型菌，遗传稳定性高，生长力顽强。这两种菌株生产乙醇酸和乙二醇具有生产过程简便、底物转化率高、副产物含量低等优点，具有很好的应用价值和经济效益。

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，具体涉及将木糖转化成木糖酸，再以阴沟肠杆菌或者大肠杆菌为生产菌株利用木糖酸为碳源生产乙醇酸和乙二醇。

背景技术

木糖是继葡萄糖之后自然界中含量第二丰富的单糖，其主要应用是作为生产糠醛的原料。木糖也可以作为微生物生长所使用的碳源，但是多数微生物利用木糖为碳源的生长情况不如利用葡萄糖好。如何高效利用木糖是国际上一个研究热点。木糖酸是木糖的氧化产物，木糖酸的主要应用是作为酯类的生产原料和作为螯合剂。

乙醇酸又名羟基乙酸，是一种结构较小的α羟基酸，同时包含了羟基和羧基两个基团，兼有醇与酸的双重性。乙醇酸主要用于皮肤护理以及个人护理产品，是疗效较好的去除死皮和汗毛药剂，可合成抗皮肤衰老、美白化妆品原料果酸，可以达到保湿、滋润肌肤、促进表皮更新的功效；此外，乙醇酸的分子量非常小，它可以有效地渗透皮肤毛孔，在短时间内解决皮肤老化，皱纹，黑斑，暗疮等问题。乙醇酸也可以用于制作染料、皮革等。乙醇酸还可以用作食品添加剂、清洁剂、生物相容性高分子聚合物的合成前体等，例如70％的乙醇酸溶液主要用作清洁剂，2％的乙醇酸和1％的甲酸混合酸是一种效率高、成本低的清洗剂，可以用作空调、锅炉、电厂输送管道、冷凝器、热交换器等的主要清洗原料。

在自然界中，甘蔗和甜菜中均含有一定量的乙醇酸，但是含量较低，且与其它物质共存，难以分离提纯，工业生产都采用合成法。目前，乙醇酸的合成主要是以化石燃料作为底物，通过合成气羧基化醛基而得到。化学法合成乙醇酸时会掺杂进一定量的未羧基化的醛基，该类化学物质对人体有害，因此其产品应用范围较窄。

乙二醇是最简单的二元醇，是一种重要的有机化工原料，在化学工业中应用广泛，可作为防冻剂、润滑剂、增塑剂、聚酯纤维、不饱和聚酯树脂、表面活性剂等的生产原料。近年来随着聚酯工业的迅猛发展，乙二醇的需求量在不断增加。国际上乙二醇生产都采用直接水合法亦称加压水合法的工艺路线。

目前，还未见利用野生型微生物生产乙醇酸和乙二醇的报道，常见的生物法合成乙醇酸和乙二醇的方式是以大肠杆菌、谷氨酸棒杆菌或其他微生物作为宿主，在细胞中构建乙二醇或乙醇酸合成途径，利用木糖或葡萄糖等为碳源发酵生产乙醇酸和乙二醇。

阴沟肠杆菌在自然界中广泛存在，是一种重要的工业微生物，具有生长力旺盛，耐受能力强，培养条件简单以及可利用的碳源广泛等特点。目前，已有报道利用阴沟肠杆菌发酵生产乙偶姻、2,3-丁二醇、双乙酰等化学品。

发明内容

本发明的目的是，提供了一种利用木糖为原料生产乙二醇和乙醇酸的方法。

本发明中木糖酸与木糖酸盐不做区分，统一以木糖酸计。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案如下：

1)利用葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶为复合催化剂，转化木糖生产木糖酸。

转化过程为：将葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶与木糖配制成反应液，其中木糖浓度10-500g/L，葡萄糖氧化酶添加量为2000-50000单位每千克木糖，过氧化氢酶添加量为40000-2000000单位每千克木糖，保持温度为25-50℃，通空气，搅拌，通过自动补碱控制反应液pH值稳定在4.5-7。木糖被氧化成木糖酸。