无机载体吸附固定产琥珀酸放线杆菌发酵制备丁二酸的研究文献综述

 2021-10-11 07:10

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一、丁二酸的介绍:早在1550年,Agricold首先用蒸馏琥珀的方法得到丁二酸,并由此得名琥珀酸[1]。

丁二酸又名琥珀酸,分子式为C4H6O4,分子量118.089,是一种二元羧酸其结构式如下: 图1-1 丁二酸的结构式Fig.1-1 Structural formula of succinic acid丁二酸的熔点为188 ℃,沸点235 ℃(脱水分解),丁二酸拥有两个羧基, 25 ℃时,其水中的解离常数分别为:pKa1 = 4.2,pKa2 = 5.6 [2],当pH=2时,99%以上的丁二酸为分子态,当pH=8,99%以上的丁二酸解离为二价阴离子[3]。

丁二酸可溶于水、乙醇和乙醚等,微溶于酯、醚、酮类,不溶于氯仿、二氯甲烷。

值得注意的是丁二酸在水中的溶解度受温度和分子解离状态影响极大,其在60℃下的溶解度是10℃下的近8倍[4],而在25℃下,丁二酸二钠的溶解度约是丁二酸的5倍[3]。

丁二酸属于Lewis酸,具有二元酸大多数的典型反应,同时丁二酸含有两个活泼的亚甲基,因而具有酯化、脱水、氧化、还原、卤化等多种化学反应特性[5,6]。

二、丁二酸的应用与生产:丁二酸在工业中的应用主要包括制备表面活性剂、离子螯合剂、医药中间体、食品添加剂等方面[7,8],目前市场需求超过4亿美元/年。

用于合成可降解生物材料是当前公认的丁二酸市场主要增长点。

当前市场上绝大部分丁二酸是通过化学法生产的,但该法原料来自日益匮乏的石油,且生产过程中存在严重的环境污染。

利用细菌、真菌等各种微生物合成琥珀酸的生物生产方法,原料来源广泛,污染小,反应温和,成为近年来研究的热点[9,10]。

目前发酵产丁二酸的菌种主要有Actinobacillus succinogenes,Mannheimia succiniciproducens,Anaerobiospirillum succiniciproducens,Corynebacterium glutamicum,Recombinant E. coli 等[11],其中A. succinogenes 能高效利用多种碳源如葡萄糖、木糖、果糖、阿拉伯糖等作为发酵底物,拓展了其原料来源,有利于降低原料成本;而且菌种具有较高的底物及产物耐受性,极具工业生产应用潜力。

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