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丁二酸,又叫琥珀酸,是工业上一种重要的四碳化合物,不仅能够直接合成其他有机合成原材料、专用化学品和中间产物,而且在农药生产、食品添加剂、染料生产以及可降解塑料等都有着广泛的应用。研究以农业废弃物秸秆为原料直接发酵生产丁二酸,为廉价原料生产丁二酸和农业废弃物秸秆再利用提供了新途径,具有重要的现实意义。本文主要从不同秸杆的碱预处理及其直接发酵产丁二酸发酵液的制备;钙盐法和有机溶剂萃取法提取发酵液中丁二酸工艺两方面进行研究。具体结果如下:比较了玉米、小麦和水稻三种秸秆的碱预处理方法,得到1.0% NaOH溶液,120℃分别预处理玉米、小麦和水稻三种秸秆2 h,其木质素的脱除率最高（85%以上）、纤维素与半纤维素的总保留率均最高（85%以上）。以碱预处理后的秸秆为原料,在补加纤维素酶与纤维二糖酶的条件下,用A. sucinogenes F3-21直接摇瓶发酵,产丁二酸浓度分别为30.74 g/L、24.98 g/L和26.57 g/L;在5 L罐中厌氧发酵72 h,丁二酸浓度分别达到40.21 g/L,30.06 g/L和39.07 g/L,每克预处理秸秆产丁二酸分别为0.50 g、0.38 g和0.49 g,其中玉米秸秆的产酸能力最佳。对预处理玉米秸秆发酵过程中的底物浓度、工业纤维素酶和木聚糖酶的添加量进行试验,得到:在底物浓度90 g/L,纤维素酶、纤维二糖酶和木聚糖酶添加量加分别为每克处理秸杆20 FPU、10 CBU和150 U时,在5 L罐中厌氧发酵72 h,产丁二酸达47.71 g/L,即每克预处理秸秆产丁二酸为0.53 g。对钙盐法提取玉米秸秆发酵液中丁二酸工艺进行研究,确定发酵液处理、钙化和酸解脱色条件为:发酵液煮沸离心并浓缩至丁二酸含量约80 g/L;按照发酵液总酸与CaCl2的摩尔比为1:1.3的钙盐加量,80℃钙化45 min;丁二酸钙加水调浆配成约10%含量,添加60%浓硫酸,80℃,0.8%活性炭,40 min,提取率达到96.58%;酸解液通过离子交换树脂脱盐、浓缩和低温结晶,结晶前总收率达到77.22%,结晶后样品纯度为99.98%。对溶剂萃取法提取玉米秸秆发酵液中丁二酸的工艺进行研究,得到:以三辛胺和正辛醇（三辛胺:正辛醇=7:3（V/V））为萃取剂,在25℃,pH=2,料液与萃取剂比例1:1（V/V）,萃取时间30 min条件下,其对秸杆发酵液中丁二酸的萃取率达到86.52%;在以1.5 mol/L Na2CO3溶液为反萃取剂,萃取相:反萃取剂=2:1（V/V）,反萃取时间30 min的条件下,丁二酸的反萃取率达到86.07%,丁二酸盐浓度达到58.53 g/L。结晶前总收率达到70.21%,结晶后样品纯度为99.99%。对钙盐法和溶剂萃取法进行收率、结晶进行比较,二者差别不明显。但溶剂萃取法在能耗方面要稍低于钙盐法,针对玉米秸秆发酵液的提取,溶剂萃取法可能有一定优势。