一种丁二酸的发酵生产工艺

丁二酸又称琥珀酸，是一种重要的C4平台化合物，是一种常用的工业原料，广泛用于合成塑料、橡胶、染料、制药、食品加工和其它领域中。

传统的丁二酸生产方法，是使用不可再生的化石原料，经化学合成而来；由于化石原料的匮乏以及不可再生性，限制了丁二酸的进一步应用。丁二酸也可以由微生物使用可再生资源葡萄糖、秸秆等为原料，经生物加工固定CO2合成；由于发酵法效率高、可减缓温室效应以及原料可持续利用等优点，正被广泛深入的研究。然而目前只有食品行业的丁二酸是发酵生产的，若降低微生物发酵法生产丁二酸的成本，实现用丁二酸取代很多基于苯和石化中间产物的商品，这不仅可以减少超过250种苯基化学制品的生产和消费过程中所产生的污染，还可以缓解石油化石资源的压力，实现可持续发展，进一步扩大丁二酸的市场容量。

目前已经报道的用于发酵产丁二酸菌种主要有A.succiniciproducens，E.coli，C.glutamicum，M.succiniciproducens，A.succinogenes。这些微生物都是通过糖酵解途径，分解葡萄糖生成丙酮酸等中间体，再经羧化酶固定CO2生成草酰乙酸，进一步生成苹果酸、富马酸，最终还原成丁二酸。研究表明，在CO2供给不足的情况下，丁二酸的产量明显降低，而主要生成副产物乳酸、乙酸，而CO2主要通过添加MgCO3，CaCO3，Na2CO3，NaHCO3(持续通CO2并同时利用NaOH调节pH固定CO2)等碳酸盐的方式来供给。

目前，NaHCO3或者Na2CO3(持续通CO2并同时利用NaOH调节pH固定CO2)由于其生产效率高，效果好等优点已被广泛用于发酵产丁二酸。但是由于其发酵终点含有大量钠盐，造成钠盐污染，增加发酵终点废液处理的成本，同时大规模的发酵生产丁二酸需要大量的碳酸盐或者NaOH，选择低廉、可回收利用的碳酸盐成为降低工业生产成本的关键因素。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种丁二酸的发酵生产工艺，该工艺使用可回收利用的碳酸盐以降低经济成本，利于废液处理。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种丁二酸的发酵生产工艺，以谷氨酸棒杆菌为生产菌株，先进行好氧富集，再进行厌氧发酵生产丁二酸，在厌氧发酵过程中CO2的提供以添加NH4HCO3、或(NH4)2CO3、或NH4OH与CO2的形式，或上述三种形式中任意两种或三种的组合。

工业中使用的产丁二酸菌株大多数不耐受高浓度的铵盐，如高浓度的NH4 +影响E.coli和A.succinogenes生长和抑制丁二酸的合成代谢。主要是因为在高浓度的NH4 +环境下，一方面细胞为了维持胞内PH的稳定，需要供应更多的能量，不利于细胞的生长甚至导致细胞的死亡；另一方面NH4 +通过作用于糖代谢途径中的多个位点抑制细胞的合成代谢，影响丁二酸的生产强度以及产率。而申请人意外发现谷氨酸棒杆菌却可以在高浓度的铵盐环境下生长，厌氧条件下分解葡萄糖主要生成丁二酸，副产物种类少产量低，整个产丁二酸的过程为净消耗。这些优势使得谷氨酸棒杆菌具有良好的丁二酸生产潜力。

有益效果

本发明与现有技术相比具有如下优势：

1、与其他菌种相比，谷氨酸棒杆菌具有很高的NH4 +耐受性，这为使用以NH4HCO3形式固定CO2提供了前提。

2、与NaHCO3，MgCO3，CaCO3等其他中和剂相比，NH4HCO3价格低廉，工业生产上能够降低生产成本，并且以NH4OH来固定CO2发酵生产，方法简便，进一步降低成本，带来巨大的经济效益。

3、利用本发明的方法，最终回收有机酸时，避免大量金属离子的污染处理问题，同时可以回收利用NH4Cl，或者由于废液成分简单，可以制成氮肥，用于农业生产，从而在产品处理上节约成本，同时降低环境污染。