[發(fā)明專利]一種利用木質纖維素原料制備衣康酸的方法

有效

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• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108384815B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設計）人: 楊靜;蔣劍春;張寧;徐浩;解靜聰;衛(wèi)民;趙劍
• 申請（專利權）人: 中國林業(yè)科學研究院林產化學工業(yè)研究所
• 主分類號: C12P7/46
• 分類號: C12P7/46;C12P19/14;C12R1/66
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 馮慧

本發(fā)明公開了一種利用木質纖維素原料制備衣康酸的方法。其主要步驟如下：對木質纖維素原料進行預處理；經酶解糖化獲得可發(fā)酵糖；利用低濃度的木質纖維素水解液培養(yǎng)土曲霉作為種液，接種于高濃度水解液中進行衣康酸發(fā)酵。本發(fā)明的突出優(yōu)點是利用木質纖維素為原料代替葡萄糖等碳源發(fā)酵生產衣康酸，降低了衣康酸的生產成本，對環(huán)境友好，提高了衣康酸生產過程的經濟性。

技術領域

本發(fā)明涉及一種以木質纖維素為原料，利用微生物發(fā)酵生產衣康酸的方法，屬于生物工程技術領域。

背景技術

衣康酸學名為甲叉琥珀酸、亞甲基丁二酸，是世界上第五大有機酸。由于分子內存在一個不飽合雙鍵和兩個活潑的羧基,使得衣康酸能夠進行加成、聚合反應,形成聚合高分子,其中尤其重要的是衣康酸的酯化反應。標準的酯化反應能夠產生衣康酸二酯,且產率很高。衣康酸酯類是合成樹脂、塑料、增塑劑的重要原料；另外,衣康酸與胺類反應生成的N-烴基吡咯烷酮是一類重要的化合物。衣康酸及其酯類是生產腈綸等化纖、合成樹脂、塑料、橡膠、藥物、表面活性劑、無毒食品包裝材料、除草劑、除垢劑、粘著劑等工業(yè)原料,廣泛用于化工行業(yè)。

衣康酸的生產方法有化學合成法、檸檬酸分解法和微生物發(fā)酵法。其中微生物發(fā)酵法由于原料來源廣泛、成本低、生產條件溫和，是目前國內外生產衣康酸的主要方法。衣康酸發(fā)酵的使用的原料是糖類原料，如例如葡萄糖、蔗糖、糖蜜、乳糖等，以及淀粉類原料，如馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉、西米淀粉的水解液。而淀粉主要是由24～30個葡萄糖殘基以α-1,4-糖苷鍵或α-1,6-糖苷鍵連接而成，因此水解液的主要成分是葡萄糖。就主要發(fā)酵微生物土曲霉(A.terreus)來說，單糖的衣康酸產率要高于多糖，葡萄糖的衣康酸產率最高，但是就工業(yè)生產來說太過昂貴，為了降低成本并從原料來源和環(huán)境保護的角度出發(fā)，開發(fā)來源廣、價格低的可再生原料正成為衣康酸微生物發(fā)酵領域的研究重點。到目前為止以木質纖維素資源發(fā)酵生產衣康酸的研究少有報道，這主要是因為木質纖維素的水解液主要是葡萄糖和木糖的混合糖液，而土曲霉對木糖的利用率較葡萄糖低，在總糖濃度相同的情況下，有木糖存在時，產酸能力較單一葡萄糖碳源低。并且木質纖維素水解液中常含有甲酸、糠醛、羥甲基糠醛、錳離子等不利于發(fā)酵的抑制因素，同時預處理過程中會引入過多的磷或氮元素，而土曲霉對某些抑制物相當敏感并且對營養(yǎng)物質的需求較高，因此木質纖維素水解液一般不適合用于衣康酸的發(fā)酵。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在提供一種利用木質纖維素為原料發(fā)酵生產衣康酸的方法。

本發(fā)明的技術方案為：一種利用木質纖維素原料制備衣康酸的方法，木質纖維素原料預處理后，經酶解糖化獲得木質纖維素可發(fā)酵糖液，利用低濃度的木質纖維素可發(fā)酵糖液培養(yǎng)土曲霉作為種液；利用高濃度的木質纖維素可發(fā)酵糖液為碳源接種土曲霉發(fā)酵制備衣康酸。

所用木質纖維素原料為竹子或橡子殼。

原料的預處理，所述預處理方法是指稀酸、稀堿、蒸汽爆破的一種或幾種聯(lián)合預處理。

酶解糖化時以超純水替代緩沖溶液。

酶解時選用纖維素酶、β-葡萄糖苷酶和木聚糖酶的混合酶，在溫度48～50℃，pH為4.8～5.0的條件下，震蕩水解48～72h。

所述的土曲霉是土曲霉AtYSZ-38，在中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心的保藏編號為CGMCC No.11039。

所述的利用低濃度的木質纖維素可發(fā)酵糖液培養(yǎng)土曲霉作為種液，其中所使用的種液培養(yǎng)基組成為：以葡萄糖計木質纖維素可發(fā)酵糖濃度為10～20g/L、(NH4)₂SO₄ 3～5g/L、MgSO₄ ·7H₂O 0.5～1.0g/L、KH₂PO₄ 0.5～1.0g/L、玉米漿0.5～1.0g/L、調pH為3.0～3.5。