[发明专利]一种富马酸与香草醛联产发酵的方法

说明书

本发明公开了一种富马酸与香草醛联产发酵的方法，包括如下步骤：(1)利用米根霉发酵生产富马酸；(2)步骤(1)发酵结束后，通过过滤或离心回收米根霉菌体；(3)利用步骤(2)得到的米根霉，加入糖的水溶液中，所述的糖为葡萄糖和/或木糖，额外添加可溶性木质素单体阿魏酸，再次发酵生产香草醛。本发明方法通过外源添加代谢产物，刺激微生物打开了生产香草醛新的代谢途径，即糖到香草醛的转化，从而提高了香草醛的产量。

技术领域

本发明属于生物化工技术领域，涉及利用米根霉两阶段发酵分别产富马酸和香草醛的方法。

背景技术

富马酸是一种二元羧酸，是许多微生物代谢中不可缺少的中间体。其具有多个官能团的化学结构使其易于转化为许多其他有用的化学物质。因此，美国能源部选择富马酸作为可能可以由丰富的可再生生物质生产的“十二”化学构建模块之一。目前，富马酸主要用作食品酸化剂和化学品生产造纸树脂原料，不饱和聚酯树脂，醇酸树脂，增塑剂和其他工业，包括润滑油和油田流体的产品，用于苯乙烯丁二烯橡胶的酯，油墨，清漆和羧化剂。它是通过正丁烯到马来酸酐和马来酸，然后通过异构化作用生成富马酸。

虽然石油基化工方法可以达到富马酸的高产，但是油价上涨和伴随的污染问题促使化学工业寻求环境友好，生物为基础使用可再生原料生产富马酸的生产工艺。历史上，富马酸已经通过真菌利用糖发酵生产，直到石油工业的兴起。首次发现了丝状真菌生产富马酸。随后开始了真菌发酵生产富马酸的研究，1910年辉瑞公司在美国的繁荣和商业成功地使用了米根霉。在20世纪40年代，年产富马酸4000吨。然后发酵过程，逐渐被更便宜的石油化工合成方法取代，最终被淘汰。

但是与化学合成法相比，通过发酵生物生产具有以下优点：(1)温和条件下的发酵过程是环境友好的，可以减少温室气体排放和有毒废物；(2)以可再生生物质和农业残留物为原料，可使该过程持续，更经济；(3)生物基产品是绿色的，可安全地用于食品和其他消费品。然而，传统的富马酸发酵工艺产品收率低，生产率低，生产成本高。而且，由于难以控制常规搅拌釜式发酵罐中丝状真菌细胞的形态和生长，因此真菌发酵过程难以扩大用于工业生产富马酸。为了从生物质中经济地生产富马酸，必须提高发酵过程的反应器体积生产率，产物收率和产物浓度。

香草醛是最重要和普遍使用的芳香族之一香料，或者作为食品和饮料中的调味剂使用(82％)，作为香水(5％)或药品中的香料(13％)。香草醛可以从天然来源例如豆荚，但在高成本和不足的金额的情况下不能满足全球需求。因此，香草醛主要是从愈创木酚和木质素合成生产的，成本较低，但是质量较差。根据欧盟理事会指令88/388/EEC(EC，1988)和美国立法(FDA，2012)的口味可以考虑如果它们是通过生物过程获得的，即酶促或微生物学获得的，则为天然的香草醛。目前“天然”的香草醛的生产主要来自阿魏酸等物质的生物技术过程，但是产量很低，价格昂贵。因此想要获得高品质天然的香草醛，还需要探寻更加经济的工艺途径。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种富马酸与香草醛联产发酵的方法，在第一阶段米根霉利用葡萄糖发酵产富马酸，在第二阶段中利用米根霉的废菌体发酵产香草醛的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种富马酸与香草醛联产发酵的方法，包括如下步骤：

(1)利用米根霉发酵生产富马酸；

(2)步骤(1)发酵结束后，通过过滤或离心回收米根霉菌体；

(3)利用步骤(2)得到的米根霉，加入糖的水溶液中，所述的糖为葡萄糖和/或木糖，额外添加可溶性木质素单体阿魏酸，再次发酵生产香草醛。

步骤(1)中，所述的米根霉优选米根霉CICC40351。