發酵法制備富馬酸的關鍵技術及其進展

李 霜，徐 晴，黃 和

(南京工業大學 生物與制藥工程學院，南京 211800)

富馬酸是一種重要的四碳平臺化合物，被美國能源部列為優先發展的12種平臺化合物之一［1］，可作為有機化工原料和精細化工產品被廣泛應用于材料(樹脂、涂料及增塑劑等)、醫藥、化工、食品及飼料添加劑等領域［2－3］。富馬酸口味純正，酸度是檸檬酸的1.5倍，不僅沒有毒副作用，而且對抑菌、防腐有顯著功效，成為近年來興起的一種新型食品調味劑。2010年衛生部批準了富馬酸一鈉作為食品添加劑使用［4］。富馬酸經酶法轉化可制備L-蘋果酸和L-天冬氨酸，前者是世界排名第三的食品酸味劑，成為目前最有發展前景的有機酸之一［5］;后者可用于各種食品飲料添加劑、有機合成中間體及生化試劑等。

當前富馬酸產業主要以苯為出發原料，采用順酐異構化工藝路線，我國產能已逾10萬t規模;近年來化石資源價格攀升，食品級富馬酸價格已接近10 000元/t。隨著人們對食品、醫藥領域產品“天然、營養”關注度的提升，以天然可再生資源為原料，利用微生物發酵法制備富馬酸，不僅有助于實現資源替代，更為富馬酸產業的發展和提升提供了技術支撐。

根霉屬被認為是最佳的富馬酸生產菌。利用根霉菌發酵法制備富馬酸的研究已逾半個世紀，主要有以下幾個技術難點阻礙了產業化進程:①根霉菌缺乏遺傳操作工具，菌株定向改造難度大;②根霉菌形態發育機制不明，發酵過程控制難;③富馬酸及其主要衍生物L -蘋果酸、L -天冬氨酸的生產缺乏系統集成、工藝繁瑣、成本高。……