利用纖維素熱解產物發酵生產衣康酸的製作方法
2023-10-05 18:25:29
專利名稱：利用纖維素熱解產物發酵生產衣康酸的製作方法
技術領域：
本發明屬於微生物發酵和生物化工技術領域。
背景技術：
衣康酸(itaconicacid)，又稱甲叉丁二酸、亞甲基琥珀酸，是一種不飽和二元酸，分子式 為C5H604，分子量為130.1,由於其分子內存在一個不飽合雙鍵和兩個活潑的梭基，使其能 夠發生很多化學。衣康酸及其酯類是製造合成樹脂、合成纖維、塑料、橡膠、離子交換樹脂、 表面活性劑和高分子螯合劑等的良好原料。
衣康酸生產方法有發酵法和化學合成法。發酵法原料來源豐富、生產條件溫和、易於控 制、產品成本相對較低，在經濟上佔有一定優勢，因此，國際上多採用該方法；化學合成法 根據採用的原料不同，又分為檸檬酸合成法和石油化工產品合成法；由於化學合成法存在許 多不足，目前衣康酸的工業化生產主要是採樣發酵法。
衣康酸發酵原料通常以糖類為主，如葡萄糖、蔗糖、澱粉水解糖、糖蜜等。衣康酸發酵 菌株分泌澱粉糖化酶和纖維素酶的能力缺乏，不能直接利用澱粉、纖維素等大分子碳水化合 物。中國專利(專利號01113240.X)中公開了一種以土麴黴U^erg!7/wfem^NRRL1960) 的突變株作為發酵菌株，以澱粉水解糖、麥芽糖、糊精、甘油、葡萄糖、蔗糖中的一種或多 種作為碳源發酵生產衣康酸。中國專利(申請號94106303.8)中公開了一種以蔗糖和甘油 為生產原料，以土麴黴NRRL1960為生產菌株發酵生產衣康酸的工藝。
纖維素類生物質資源是地球上數量最豐富的可再生資源，通過水解或熱解糖化可以提供 可發酵糖，如中國專利(專利號00107956.5)中公開了一種自纖維素類生物質的熱解油中 製備1,6-脫水-Z3-D-吡喃葡萄糖(簡稱LG)的方法。纖維素類生物質的高效轉化為大規模、低 成本生產衣康酸提供了可能。
發明內容
本發明的目的是提供一種以纖維素類生物質的熱解產物1,6-脫水-^D-吡喃葡萄糖(簡稱 LG)為主要碳源發酵生產衣康酸的方法。內容如下
1、培養基製備
種子培養基(w/v):葡萄糖1~2%， LG 1~2%，玉米漿0.1~0.3%，硫酸銨0.2~0.8%，磷酸氫二鉀0 0.02%，硫酸鎂0~0.02%，自然pH。於12(TC滅菌15分鐘。
發酵培養基(w/v): LG5~15%，甘油0~3%，玉米漿0.1~0.3%，硫酸銨0.3 0.8%，磷酸 氫二鉀0~0.02%，硫酸鎂0~0.02%,鹽酸調節pH為3.5-5.5。於120'C滅菌15分鐘。
2、 種子培養
在種子培養基中接種常用衣康酸生產菌，如土麴黴NRRL1960菌株，33 — 38'C搖瓶培 養24小時，既得液體種子。
3、 衣康酸發酵
將液體種子按照5% — 10% (v/v)的接種量接種於發酵培養基中，於發酵罐中好氧培養 48 — 72小時。最終發酵液中衣康酸的濃度可達6.5% (w/v)以上，轉化率達到0.56克衣康酸 /克LG。
以下通過具體實施例詳細說明本發明的實施，目的在於幫助讀者更好地理解本發明的精 神實質，但不作為對本發明實施範圍的限定。
實施例1:
1、 培養基製備
種子培養基(w/v):葡萄糖1%, LG 1.5%，玉米漿0.2%，硫酸銨0.8%，磷酸氫二鉀0.02%， 硫酸鎂0.02%，自然pH。於120'C滅菌15分鐘。
發酵培養基(w/v): LG10%，玉米漿0.2%，硫酸銨0.6%,初始調節pH為5.0。於120 'C滅菌15分鐘。
2、 種子培養
在種子培養基中接種常用衣康酸生產菌土麴黴NRRL1960菌株，於35"C搖瓶培養24小 時，得到液體種子。
3、 衣康酸發酵
將液體種子按照5% (v/v)的接種量接種於發酵培養基中，於發酵罐中34'C好氧培養65 小時。最終發酵液中衣康酸的濃度為5.6% (w/v)，轉化率達到0.56克衣康酸/克LG。
實施例2:
1、培養基製備
種子培養基(w/v):葡萄糖1%， LG1%，玉米漿0.3%，硫酸銨0.6%，自然pH。於120'C滅菌15分鐘。
發酵培養基(w/v): LG 12%,玉米漿0.2%，硫酸銨0.6%，初始調節pH為5.0。於120
'C滅菌15分鐘。
2、 種子培養
在種子培養基中接種常用衣康酸生產菌土麴黴NRRL1960菌株，於35"C搖瓶培養24小 時，得到液體種子。
3、 衣康酸發酵
將液體種子按照7% (v/v)的接種量接種於發酵培養基中，於發酵罐中34'C好氧培養72 小時。最終發酵液中衣康酸的濃度為6.3% (w/v)，轉化率達到0.52克衣康酸/克LG。
實施例3:
1、 培養基製備
種子培養基(w/v):葡萄糖1%， LG1%，玉米漿0.3%，硫酸銨0.6%，自然pH。於120 'C滅菌15分鐘。
發酵培養基(w/v): LG 10%，甘油2%，玉米漿0.2%，硫酸銨0.6%,初始調節pH為 5.0。於120"C滅菌15分鐘。
2、 種子培養
在種子培養基中接種常用衣康酸生產菌土麴黴NRRL1960菌株，於35'C搖瓶培養24小 時，得到液體種子。
3、 衣康酸發酵
將液體種子按照7% (v/v)的接種量接種於發酵培養基中，於發酵罐中34t:好氧培養72 小時。最終發酵液中衣康酸的濃度為6.5% (w/v)。
權利要求
1. 一種利用纖維素熱解產物發酵生產衣康酸的方法，其特徵在於，纖維素熱解產物1，6-脫水-β-D-吡喃葡萄糖(簡稱LG)作為發酵主要碳源。
2. 權利要求1所述的生產衣康酸的方法，其特徵在於，衣康酸發酵包括如下步驟(1) 培養基製備種子培養基(w/v):葡萄糖1~2%， LG1~2%，玉米槳0.1~0.3%，硫酸銨0.2~0.8%， 磷酸氫二鉀0~0.02%，硫酸鎂0~0.02%，自然pH。於120"C滅菌15分鐘；發酵培養基(w/v): LG5 15%，甘油0 3%，玉米漿0.1~0.3%，硫酸銨0.3~0.8%，磷 酸氫二鉀0~0.02%，硫酸鎂0~0.02%，鹽酸調節pH為3.5-5.5。於12(TC滅菌15分鐘；(2) 種子培養在種子培養基中接種常用衣康酸生產菌，如土麴黴NRRL1960菌株，33—3『C搖瓶 培養24小時，既得液體種子；(3) 衣康酸發酵將液體種子按照5%—10% (v/v)的接種量接種於發酵培養基中，於發酵罐中好氧培 養48 — 72小時。
全文摘要
本發明涉及一種利用纖維素熱解產物1，6-脫水-β-D-吡喃葡萄糖(簡稱LG)發酵生產衣康酸的方法，屬於微生物發酵和生物化工領域。該方法特徵是以LG作為主要發酵碳源。步驟包括種子培養基製備，發酵培養基製備，種子培養，衣康酸發酵；發酵液中衣康酸的濃度可達6.5％(w/v)以上，轉化率達到0.56克衣康酸/克LG。該方法能夠高效轉化LG生產衣康酸，工藝簡單，是纖維素類生物質資源化利用的有效途徑之一。
文檔編號C12R1/66GK101509020SQ200910080670
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月25日 優先權日2009年3月25日
發明者娜 孫, 張洪勳, 白志輝, 羅國榮, 波 金 申請人:中國科學院生態環境研究中心