[發明專利]一種利用木糖母液發酵產丁二酸所用的菌株及其生產方法

有效

• 申請號: 201710076734.1
• 申請日: 2017-02-13
• 公開（公告）號: CN106801026B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 申乃坤;李億;王青艷;朱婧;秦艷
• 申請（專利權）人: 廣西科學院
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12P7/46;C12R1/01
• 代理公司: 南寧深之意專利代理事務所(特殊普通合伙) 45123
• 代理人: 徐國華

本發明公開一種利用木糖母液發酵產丁二酸所用的菌株及其生產方法，該菌株為產琥珀酸放線桿菌（Actinobacillus succinogenes）PZ，保藏編號為：CCTCC NO:M2016396。本發明的產琥珀酸放線桿菌能夠利用高濃度的木糖母液發酵生產丁二酸，丁二酸產量最高可達95g/L，丁二酸產率最高為85%。本發明的方法成本低、產量高，工藝簡單，實現了對木糖母液高效資源化利用，對資源的優化和環境保護方面具有重要的意義。

技術領域

本發明屬于工業微生物發酵技術領域，具體涉及一種利用木糖母液發酵產丁二酸所用的菌株及其生產方法。

背景技術

丁二酸(Succinicacid)，又稱琥珀酸(butanedioic acid)，是一種常見的天然有機酸，最初1546年由Georgius從琥珀中分離發現，因而得名。丁二酸的分子式為C₄H₆O₄，分子量為118.09，味酸，相對密度為1.572，熔點為188℃，沸點235℃(分解溫度)。

丁二酸一種重要的C4平臺化合物，是1,4-丁二醇、四氫呋喃、γ-丁內酯、N-甲基吡咯烷酮、己二酸等重要大宗化學品和專用化學品的基本原料，廣泛應用于食品、塑料、醫藥、香料等工業，可以取代苯合成250種以上的化工產品。其中最具有發展前景的領域為合成塑料，它是合成聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乙二醇丁二酸酯(PES)、聚丙二醇丁二酸酯(PPS)等可生物降解高分子材料的主要原料。

目前，丁二酸的主要生產方法是以石油為原料化學法合成，不僅需要消耗大量不可再生的石化原料，生產成本較高，而且環境污染嚴重。

與化學合成法相比，微生物發酵法具有以下優點：(1)原料為價格低廉、可再生的生物質資源；(2)發酵過程中可吸收大量CO₂，綠色環保；(3)發酵條件溫和。因此，微生物發酵法近年來備受矚目，成為近年來國內外的研究熱點。

目前，有關發酵生產丁二酸的所用的原料除葡萄糖外，主要為糧食原料，如美國Argonne實驗室進行了玉米生產丁二酸研究，日本味之素和三菱化學公司共同聯合開展以玉米淀粉為原料發酵生產丁二酸的研究。但由于近幾年糧食原料的生物工業的蓬勃發展，糧食出現短缺，價格上漲趨勢明顯，此外過度依賴糧食也會影響國家的糧食安全，所以使用價格低廉的農業廢棄物為原料進行丁二酸發酵是降低丁二酸生產成本的關鍵之一。非糧淀粉原料(木薯、芭蕉芋、浮萍等)、甘蔗糖蜜、乳清及纖維素等被用來生產丁二酸。目前，與化學合成法相比，微生物發酵生產丁二酸的成本仍然偏高，需要進一步探索更為低廉的原料。

木糖母液是以玉米芯、甘蔗渣等纖維素原料提取木糖過程中產生的副產物，價格十分低廉。通常狀況下，每生產1噸結晶木糖可產生1.5噸的木糖母液。木糖母液中含有高達60％左右的混合糖，主要是木糖、阿拉伯糖及少量的葡萄糖，具有較強的開發應用潛力。中國專利CN104789606A公開了一種利用木糖母液發酵生產丁二酸的方法，其利用重組大腸桿菌(E.coli)發酵木糖母液發酵生產丁二酸的方法，發酵過程中需要對木糖母液進行脫毒預處理，不僅增加了生產成本，而且預處理過程會造成糖類損失。此外，所采用的菌種為大腸桿菌基因工程菌株，存在菌株不穩定性及發酵過程產生內毒素等缺點，限制了其應用范圍。中國專利201010310881.0公開了一種利用農作物秸稈發酵生產丁二酸的方法，以秸稈酶解液和木糖母液的混合液作為碳源發酵生產丁二酸，由于秸稈酶解液制備需要經過堿煮、分離、酶解等步驟，工藝復雜，酶解時間長，成本高，而且木糖母液使用的量少，濃度低，木糖母液的利用率不高。中國專利200910089501.0公開了一種利用玉米芯生產丁二酸的方法，利用玉米芯水解分離得到的第一糖液、第二糖液或第一糖液的母液中的一種或多種，采用丁二酸生產菌株進行發酵得到丁二酸。當采用第一糖液的母液進行發酵時，丁二酸的產率僅為5.46％，產率極低，不能達到工業化生產的要求。

發明內容