[發明專利]農作物秸稈生物轉化制備琥珀酸工藝

無效

• 申請號: 200810019401.6
• 申請日: 2008-01-04
• 公開（公告）號: CN101215584A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 姜紹通;潘麗軍;李興江;陳曉暉
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C12P7/46
• 分類號: C12P7/46;C12N1/20;C12R1/01
• 代理公司: 合肥金安專利事務所
• 代理人: 金惠貞

技術領域

本發明涉及農產品生化加工領域，具體地說是利用放線桿菌消耗秸稈水解液的五、六碳糖混合發酵制備琥珀酸的新工藝。

背景技術

我國每年浪費或低利用的木質纖維材料總共約10億噸，其中農作物秸稈一項就大約有7億多噸，其主要成分為纖維、半纖維、木質素。在秸稈的主要成分中，纖維素由于結晶程度高，難于水解，純酸解速度快，但是副產物多，純酶解純度高但速度慢，如何降低副產物同時提高水解速度是整個農作物秸稈降解的關鍵。而對于秸稈中的半纖維素來說，禾本科農作物秸稈多含木聚糖，可用通過工藝控制在降解半纖維的同時增加纖維素的可介性，以利于進一步完全水解，最終水解液中是五、六碳糖混和液。通過酸解或酶解的方法獲得的低分子糖用于生物轉化可以大規模制備琥珀酸、乳酸、乙醇等代謝產物，其產業前景相當廣闊。

琥珀酸廣泛應用于食品、醫藥、油漆、塑料等行業，可以直接或間接合成包括苯環類在內的250種以上的化工產品，目前琥珀酸主要依賴石化原料制備，使其廣泛應用受到限制。

琥珀酸作為三羧酸循環的中間體，也是許多嚴格厭氧菌和兼性厭氧菌累積產物，產生琥珀酸的微生物包括丙酸產生菌、典型的胃腸菌、瘤胃菌等，產琥珀酸放線桿菌就是其中最為重要的一種，該菌能夠廣泛利用纖維、半纖維、纖維二糖、以及大部分的六碳糖和五碳糖作為原料分解合成琥珀酸。一旦該菌生物轉化秸稈水解液制備琥珀酸在工藝上實現，則工業應用潛力巨大。

發明內容

為了更好的利用農作物秸稈這一木質纖維材料，本發明的目的是提供一種農作物秸稈水解液五、六碳混合糖發酵制備琥珀酸新工藝。

實現上述目的具體發明方法如下：

產琥珀酸放線桿菌(Actinobacillus?succinogenes?ATCC55618)有營養消耗簡單、不易染菌、兼性厭氧等特點，具有工業化生產的潛力，作為本專利的菌源，溫度為37℃，取胰蛋白胨大豆瓊脂培養基(TSA)生長1天的菌斜面作為原始種子。

制備高活性產琥珀酸放線桿菌種子液：斜面菌種直接接種于含有250mL培養基的三角瓶中，溫度為37℃，培養基各種成分重量配比如下：葡萄糖30g/L，酵母浸粉10g/L，胰蛋白胨大豆肉湯(TSB)5g/L，玉米漿(CSL)15g/L，磷酸二氫鈉(NaH₂PO₄·2H₂O)1.16g/L，磷酸氫二鈉(Na₂HPO₄·12H₂O)0.7g/L，氯化鈉(NaCl)1.0g/L，氯化鎂(MgCl₂·6H₂O)0.2g/L。進行CO₂和H₂混合氣培養18小時，得種子液。

秸稈的稀堿液預處理：取1000g粉碎40目的風干玉米秸稈添加于含5L水的反應釜中，同時添加分析純氫氧化鈣1.85g，控制pH為12.0，加熱至95℃，攪拌維持20min，其中半纖維素得到部分降解。

超聲處理：將水解液置于95℃50赫茲條件下超聲處理10min，在加速水解半纖維素的同時，有效增大纖維素的可及性。

酸中和處理：添加2.50g濃度為98％的硫酸，中和液體pH至中性，分離固體成分及硫酸鈣沉淀。

酶解處理：添加酶活力為15U/mg的液體纖維素酶5.0g，維持60℃，攪拌酶解60min，水解液中五、六碳混合糖濃度約70g/L，其中葡萄糖與木糖質量比約為2∶1，分別為46.2g/L及23.7g/L。

發酵培養基制備：在水解液中添加營養物質后，發酵培養基各種成分重量比如下：六碳糖葡萄糖46.2g/L，五碳糖木糖23.7g/L，酵母浸粉1.5g/L，胰蛋白胨大豆肉湯(TSB)0.5g/L，玉米漿(CSL)2.0g/L，磷酸二氫鈉(NaH₂PO₄·2H₂O)0.5g/L，磷酸氫二鈉(Na₂HPO₄·12H₂O)00.2g/L，氯化鈉(NaCl)0.3g/L，氯化鎂(MgCl₂·6H₂O)0.05g/L。將5L培養基泵入7L規模的厭氧發酵罐內，直接121℃在線滅菌20min。