[發明專利]一種利用木糖為原料生產乙二醇和乙醇酸的方法

有效

• 申請號: 201710438233.3
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN109022505B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 郝健;張忠喜;史吉平;姜標
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: C12P7/58
• 分類號: C12P7/58;C12P7/18;C12P7/42;C12R1/22;C12R1/19;C12R1/01
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙) 31251
• 代理人: 劉紅梅

本發明公開了一種利用木糖為原料生產乙二醇和乙醇酸的方法。該方法中，利用木糖為原料通過酶轉化法或發酵轉化法生成木糖酸，利用陰溝腸桿菌和大腸桿菌以木糖酸為底物，在中性pH及好氧條件下發酵生產乙醇酸和乙二醇。本發明采用的兩種生產菌株為野生型菌，遺傳穩定性高，生長力頑強。這兩種菌株生產乙醇酸和乙二醇具有生產過程簡便、底物轉化率高、副產物含量低等優點，具有很好的應用價值和經濟效益。

技術領域

本發明屬于生物工程技術領域，具體涉及將木糖轉化成木糖酸，再以陰溝腸桿菌或者大腸桿菌為生產菌株利用木糖酸為碳源生產乙醇酸和乙二醇。

背景技術

木糖是繼葡萄糖之后自然界中含量第二豐富的單糖，其主要應用是作為生產糠醛的原料。木糖也可以作為微生物生長所使用的碳源，但是多數微生物利用木糖為碳源的生長情況不如利用葡萄糖好。如何高效利用木糖是國際上一個研究熱點。木糖酸是木糖的氧化產物，木糖酸的主要應用是作為酯類的生產原料和作為螯合劑。

乙醇酸又名羥基乙酸，是一種結構較小的α羥基酸，同時包含了羥基和羧基兩個基團，兼有醇與酸的雙重性。乙醇酸主要用于皮膚護理以及個人護理產品，是療效較好的去除死皮和汗毛藥劑，可合成抗皮膚衰老、美白化妝品原料果酸，可以達到保濕、滋潤肌膚、促進表皮更新的功效；此外，乙醇酸的分子量非常小，它可以有效地滲透皮膚毛孔，在短時間內解決皮膚老化，皺紋，黑斑，暗瘡等問題。乙醇酸也可以用于制作染料、皮革等。乙醇酸還可以用作食品添加劑、清潔劑、生物相容性高分子聚合物的合成前體等，例如70％的乙醇酸溶液主要用作清潔劑，2％的乙醇酸和1％的甲酸混合酸是一種效率高、成本低的清洗劑，可以用作空調、鍋爐、電廠輸送管道、冷凝器、熱交換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，但是含量較低，且與其它物質共存，難以分離提純，工業生產都采用合成法。目前，乙醇酸的合成主要是以化石燃料作為底物，通過合成氣羧基化醛基而得到。化學法合成乙醇酸時會摻雜進一定量的未羧基化的醛基，該類化學物質對人體有害，因此其產品應用范圍較窄。

乙二醇是最簡單的二元醇，是一種重要的有機化工原料，在化學工業中應用廣泛，可作為防凍劑、潤滑劑、增塑劑、聚酯纖維、不飽和聚酯樹脂、表面活性劑等的生產原料。近年來隨著聚酯工業的迅猛發展，乙二醇的需求量在不斷增加。國際上乙二醇生產都采用直接水合法亦稱加壓水合法的工藝路線。

目前，還未見利用野生型微生物生產乙醇酸和乙二醇的報道，常見的生物法合成乙醇酸和乙二醇的方式是以大腸桿菌、谷氨酸棒桿菌或其他微生物作為宿主，在細胞中構建乙二醇或乙醇酸合成途徑，利用木糖或葡萄糖等為碳源發酵生產乙醇酸和乙二醇。

陰溝腸桿菌在自然界中廣泛存在，是一種重要的工業微生物，具有生長力旺盛，耐受能力強，培養條件簡單以及可利用的碳源廣泛等特點。目前，已有報道利用陰溝腸桿菌發酵生產乙偶姻、2,3-丁二醇、雙乙酰等化學品。

發明內容

本發明的目的是，提供了一種利用木糖為原料生產乙二醇和乙醇酸的方法。

本發明中木糖酸與木糖酸鹽不做區分，統一以木糖酸計。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案如下：

1)利用葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶為復合催化劑，轉化木糖生產木糖酸。

轉化過程為：將葡萄糖氧化酶和過氧化氫酶與木糖配制成反應液，其中木糖濃度10-500g/L，葡萄糖氧化酶添加量為2000-50000單位每千克木糖，過氧化氫酶添加量為40000-2000000單位每千克木糖，保持溫度為25-50℃，通空氣，攪拌，通過自動補堿控制反應液pH值穩定在4.5-7。木糖被氧化成木糖酸。