廉价废弃物厌氧发酵制备生物己酸技术进展

张存胜, 杨 莉, 刘 岩, 霍书豪

(江苏大学 食品与生物工程学院, 江苏 镇江 212013)

1 前 言

作为中链羧酸，己酸可用于食品添加剂、医药、香料等工业生产[1]。在能源领域，己酸可作为前体原料用于己醇等生产[2]。目前世界每年己酸总需求达到几十万吨，但大多源自小型企业，生产规模较小，鲜有己酸年产量在100 t 以上的工厂。工业己酸生产主要由化学法合成，但该法能耗高、污染严重，不利于环境和经济可持续发展。通过提取法可从棕榈和椰子等作物中获得己酸，但己酸浓度低、成本高，未被广泛使用[3]。开发绿色、低成本的己酸制备方法已受到国内外重视[4]。

近几年，公认的绿色己酸生产工艺是生物法合成己酸，即在微生物作用下将短链酸醇通过碳链增长合成生物己酸[5]。有研究表明，“低己酸浓度”和“高原料成本”是限制生物己酸应用的“瓶颈”[3,6]。为实现突破，国内外研究人员做了大量研究和努力[7]。本文基于近年来的最新研究结果，对微生物发酵技术制备己酸的研究进行了综合论述，介绍了几种代表性的己酸菌并深入剖析它们的代谢合成机理，对影响己酸发酵的关键环境因子进行了重点分析与讨论，如混合菌群、电子供体、电子受体、pH 等，并以此提出了提高己酸产量的策略。从廉价生产的角度，对可用于己酸生物转化的废弃物进行了分类讨论，并对废弃物用于己酸发酵的应用前景进行综合分析。最后，对生物己酸未来的研究方向进行了展望，以期为后续研究提供指导。……