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丁二酸的研究进展 丁二酸概况简介 丁二酸的生产方法 课题研究的意义 化学法 生物转化法 发酵法 丁二酸概况 丁二酸(succinic acid)，又名琥珀酸，最早来源于琥珀中而得名，是三羧酸循环的中间产物和厌氧代谢的最终产物之一。丁二酸的分子式为C4H6O4，分子量为118.09，其结构式如下： 丁二酸的理化性质 丁二酸是一种常见的天然有机酸，广泛存在于人体、动物、植物和微生物中。纯净的丁二酸为无色至白色单斜晶体，有α、β两种晶形。丁二酸无臭，低毒，可燃。比重1.572，熔点180℃~187℃，沸点235 ℃。 25 ℃时，在水中的溶解度为6.8g，溶解度随温度的增加而增大；微溶或几乎不溶于乙醇、丙酮和乙醚等有机溶剂 作为重要的有机化工原料及中间体，丁二酸的应用主要集中在以下几个方面： 作为表面活性剂、清洁剂、添加剂、起泡剂 作为离子螯合剂，如电镀中的溶蚀和点蚀 在食品行业中，作为酸化剂、pH改良剂、抗菌剂 在医药行业，合成与健康有关的产品，如止血药、抗生素、氨基酸和维生素的生产 最具有发展前景的领域：作为生物可降解塑料聚丁二酸丁二醇酯（PBS）的主要原料 丁二酸的用途 丁二酸的生产方法 目前丁二酸的生产方法主要有： 化学合成法 生物转化法 发酵法 菌种 代谢调控和发酵工艺 提取工艺 化学合成法 缺点：消耗不可再生的石化资源，对环境造成污染； 底物马来酸酐和催化剂的价格高 生物转化法 缺点：底物富马酸的生产原料也主要是马来酸，所 1 以有着与化学法类似的弊端 发酵法 利用细菌或其他微生物发酵的方法以淀粉、糖或其他微生物能够利用 的废料为原料来生产琥珀酸及其衍生物的方法 发酵制备丁二酸的目的：利用廉价原料和营养成分来获得高产量及高产物浓度，如利用玉米、秸秆等为基本原料，可得到安全的食品医药级产品，还可使农产品的深加工及转化为高附加值产品 菌种 丁二酸是一些厌氧和兼性厌氧微生物代谢途径中的共同中间物 丙酸盐生产菌、典型的胃肠细菌、瘤胃细菌能分泌丁二酸。目前研究中，产丁二酸的微生物主要集中在产琥珀酸厌氧螺菌、产琥珀酸放线菌、重组大肠杆菌 菌种 天然菌株产丁二酸能力非常低，且对糖或丁二酸的耐受性差，因此需要生物工程技术手段对野生菌种进行改造 Guetter等人筛选出Actinobacillus succinogenes的抗8g/L氟代乙酸的变异株，丁二酸产量达到110g/L，这是目前丁二酸发酵中所报道的最高产量 目前国内这方面的研究还处在起步阶段，丁二酸的发酵产量从每毫升几克到几十克不等，产量均不高 代谢调控和发酵工艺 由图可知，PEP羧化激酶是琥珀酸分支代谢中的关键酶之一，也是生化反应的限速酶。它的主要调控因素是：二氧化碳和生物素 目前发酵工艺的研究主要集中在：如何让丁二酸产生菌在代谢过程中最大限度地利用二氧化碳。当前研究者大多数采用持续不断地通入二氧化碳的发酵工艺，保证丁二酸产生菌对二氧化碳的固定，这是琥珀酸发酵与其他有机酸发酵不同的地方 在培养液中加入少量的金属盐对生产速率和产率均有提高，如，Ca、Mg盐等 提取工艺 经典方法：液/液萃取。缺点是：使用大量的有机溶剂，影响丁二酸在医药食品行业的应用 析出法：加入Ca(OH)2，产生丁二酸钙结晶析出，再将盐转化成酸 电渗析技术 美国专利号5958744提出了一种新的工艺。优点：既不消耗大量试剂，也不产生大量副产物的生产和纯化丁二酸的工艺，副产物硫酸铵可循环利用 课题研究的意义 目前，国际市场上丁二酸的年需求量超过15,000t，大部分是通过化学法生产的。但化学法生产丁二酸会造成大量的污染，且原料是不可再生的石油化工产品 而发酵法生产具有以下优势：主要原料是农副产品，价格低廉，且可再生；发酵过程吸收二氧化碳，减少温室气体的排放，绿色环保；节约大量能源和资源； 目前，我国发酵法生产丁二酸仍处于起步阶段，离国际水平还有相当的距离。因此为避免我国丁二酸产业面临被国外企业垄断的局面，国内有必要加速发酵法产丁二酸的研究 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * *