生物法固定二氧化碳厭氧發(fā)酵制備丁二酸
丁二酸又名琥珀酸,是生物煉制產(chǎn)品工程中最重要的碳四平臺化合物,是制備多種重要化工中間體(1,4-丁二醇、四氫呋喃、g-丁內(nèi)酯等)與生物可降解材料(PBS)的原料,市場需求總量將有望由目前的1.8萬噸擴展至400萬噸。傳統(tǒng)生產(chǎn)方法采用的是從丁烷經(jīng)順丁烯二酸酐通過電解生產(chǎn),生產(chǎn)污染大,成本高,抑制了丁二酸這一大宗化學(xué)品的發(fā)展?jié)摿ΑI锓ㄉa(chǎn)丁二酸的主要原料來源廣泛且價格低廉(玉米、廢乳清、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢料等),可以減少對不可再生資源的消耗,微生物合成丁二酸的過程中吸收并固定CO2用于菌株的代謝,并最終生成丁二酸,每生產(chǎn)1kg丁二酸,將會有0.37kg的CO2被固定。如果將發(fā)酵生產(chǎn)丁二酸與另一大宗發(fā)酵產(chǎn)品乙醇的生產(chǎn)過程進(jìn)行耦合,更可將發(fā)酵生產(chǎn)乙醇產(chǎn)生的CO2加以利用,減少溫室氣體的排放,并同時生產(chǎn)出丁二酸、乙醇等產(chǎn)品。該制備技術(shù)具有產(chǎn)物濃度高、原料來源豐富、分離簡便、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)勢。可利用葡萄糖、玉米粉糖化液、纖維素/半纖維素水解糖液并在發(fā)酵中固定二氧化碳?xì)怏w作為碳源,在較高葡萄糖濃度下(100g/L)實現(xiàn)了較高濃度產(chǎn)物的累積(60~70g/L),生產(chǎn)強度達(dá)1.5g/(L?h),丁二酸提取收率≥80%,產(chǎn)品純度≥98%。擁有具有自主知識產(chǎn)權(quán)的丁二酸生產(chǎn)菌株:產(chǎn)琥珀酸放線桿菌NJ113,該菌株具有良好的丁二酸生產(chǎn)性狀,生產(chǎn)水平目前處于國際先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先。建立了從種子培養(yǎng)、厭氧發(fā)酵、產(chǎn)物分離提取及檢測分析等一系列較為完整的上下游工藝,具有路線簡單、便于操作、綠色清潔等優(yōu)點。
南京工業(yè)大學(xué)
2021-04-13