Succinic acid, which is one of $C_4$ dicarboxylic acid, has various applications in industry. Recently, succinic acid and its derivatives have received a lot of attention as a biodegradable polymer produced by microbial fermentation.
In this study, the effective crystallization process of succinic acid and the synthesis of succinic anhydride from fermentation broth were investigated for the application of industrial production.
First, the final succinic acid crystal using the direct crystallization process was purified with above 99.9% purity and about 74% yield.
Second, succinic anhydride was synthesized as an application of succinic acid derivative from the succinic acid crystal produced by this crystallization process.
Third, disodium succinate was studied for the development of another crystallization process through anti-solvent crystallization process.
본 논문에서는 생물학적으로 생산된 숙신산 발효액으로부터 산업적으로 생산가능한 최종산물을 생산하는 연구를 수행하였다. 발효액으로부터 숙신산 결정을 얻었고, 이를 이용하여 숙신산 유도체의 하나인 숙신산 무수물을 합성하는 연구를 수행하였다. 또한, 농축된 발효액에 수산화 나트륨을 첨가하여 숙신산이나트륨 결정을 얻는 연구도 수행하였다.
카르복실산들은 pH와 온도가 높을수록 용해도가 높아진다. 이 특성을 이용하여 특별한 전처리없이 직접 결정화를 통한 고순도 숙신산 결정을 얻을 수 있었다. 또한 농도, 온도, pH에 따른 최적의 조건을 알아내었다. 이렇게 얻은 숙신산 결정은 순도 99.9% 이상, 수율 74 % 이상이다.
위의 방법을 통해 얻어진 숙신산 결정을 염화아세틸과 반응시켜 숙신산 유도체의 하나인 숙신산무수물을 합성하였다. 이를 원소분석기와 고분해능 질량분석기, 고체상 핵자기공명분광기를 통해 분석하였고, 성공적으로 숙신산무수물이 얻어졌음을 확인했다.
모사발효액에 수산화나트륨을 첨가하고 알코올 (메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 2-프로판올)을 이용하여 숙신산이나트륨을 얻을 수 있었다. 또한, 수산화나트륨의 양, 모사발효액의 농도, 알코올과 숙신산용액의 부피 비율에 따른 영향을 확인하였다. 이를 이용하여, 발효액에 적용하는 실험을 하였다.
본 연구를 통하여 생물학적으로 생산된 숙신산 발효액으로부터 숙신산 결정 뿐만 아니라 숙신산 유도체를 생산함으로써, 산업적으로 적용가능한 공정의 가능성을 제시하였다.
