[发明专利]一种利用热解糖高温厌氧菌和产琥珀酸放线杆菌混菌发酵生产丁二酸的方法

说明书

本发明公开了一种利用热解糖高温厌氧菌和产琥珀酸放线杆菌混菌发酵生产丁二酸的方法，包括以下步骤：（1）将活化的热解糖高温厌氧菌接种到含有木聚糖的发酵培养基中进行发酵，得到发酵液；（2）将活化的琥珀酸放线杆菌接种到步骤（1）得到的发酵液中，发酵生产丁二酸。当热解糖高温厌氧菌M5培养了48 h时加入产琥珀酸放线杆菌菌泥，丁二酸产量最高，达到43.10 g/L，该方法是目前利用木聚糖为唯一碳源时混菌发酵得到的最高丁二酸产量，降低了工业生产丁二酸的底物成本，具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于微生物发酵领域，具体涉及一种利用热解糖高温厌氧菌和产琥珀酸放线杆菌混菌发酵生产丁二酸的方法。

背景技术

丁二酸（又名琥珀酸），是一种重要的四碳平台化合物，广泛应用于食品、塑料、医药、香料等工业。此外，丁二酸还是合成可降解塑料的主要原料，它可以与丁二醇、乙二醇、丙二醇等缩合聚合生产聚丁二酸丁二醇酯、聚乙二醇丁二酸酯、聚丙二醇丁二酸酯等具有优良特性且可完全被生物降解的高分子材料，是丁二酸潜在的最具发展前景的领域。美国能源部2004年公布的12 种最有潜力大宗产品中，丁二酸排在第一位。

目前商品化的丁二酸主要是以顺丁烯二酸、顺丁烯二酸酐等石油基材料为原料通过催化加氢或电化学合成，其过程中伴随大量温室气体及有毒废弃物的排放，对环境污染严重。随着石油资源供应日益紧张以及环境意识的日益增强，化学法合成逐渐受到限制，不利于丁二酸相关产业的发展。而微生物发酵法生产丁二酸具有以可再生的生物质资源为原料、发酵条件温和、可固定CO₂等一系列优点，成为近年来国内外的研究热点之一。

在众多产丁二酸的微生物中，产琥珀酸放线杆菌（Actinobacillus succinogenes）以其产量高（最高可达110 g/L）、耐受性（最高可耐160 g/L葡萄糖）等优点，是目前最具发展前景的生产菌种之一。但目前微生物发酵法生产丁二酸的生产成本偏高，影响了其产业化的进程。采用廉价或废弃的非粮生物质资源替代葡萄糖进行丁二酸生产，不仅是对废弃的生物质资源再利用，而且可以有效降低丁二酸生产原料成本，对促进丁二酸生物发酵法生产具有重要的意义。谷物秸秆中的主要成分为纤维素和半纤维素，其中半纤维素的主要组分为木聚糖，能以木聚糖为唯一碳源生产丁二酸可以大大降低生产成本，并且还可以变废为宝。

嗜热厌氧杆菌是可以通过一体化生物加工工程直接利用半纤维素为碳源进行发酵的嗜热型野生菌株。CN106995790A公开了一株能够直接利用木质纤维素为碳源的热解糖高温厌氧菌株M5（Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum），其可以高效降解木质纤维素。