一種微生物轉化製備(s)-(+)-1,3-丁二醇的方法
2023-08-22 08:27:46 1
專利名稱：一種微生物轉化製備(s)-(+)-1,3-丁二醇的方法
技術領域：
本發明涉及ー種微生物轉化製備(S)-(+)-1,3-丁ニ醇的方法。
(ニ)
背景技術：
(S)-(+)-1,3-丁ニ醇((S)-(+)-l，3-Butanediol)，CAS 登錄號24621-61_2，分子式C4HltlO2,分子量90. 12。(S)-(+)-l，3-丁ニ醇是ー種重要的手性藥物中間體，以它為手性源可以合成大量的手性化合物。它是合成農業殺蟲劑擬除蟲菊酷的重要中間體氰醇的手性原料。擬除蟲菊酯是ー類能防治多種害蟲的廣譜殺蟲劑，其殺蟲毒カ比老一代殺蟲劑如有機氯、有機磷、氨基甲酸酯類提高1(Γ100倍。擬除蟲菊酷的化學結構較複雜，有旋光異構體或順反式立體異構體，生產エ藝的反應步驟較多，對原料質量和操作控制要求嚴格。除此
之外，(S)-(+)_l，3-丁ニ醇可以被直接引入目標分子中合成天然產物；可以作為手性単體應用於路易斯酸介導的こ縮醛與親核試劑的反應中；可以應用於光學活性的膦氧化物的合成；還可以作為生物活性物質作為糖尿病人的降糖藥物。1991年，Larcheveque M.等人採用L或D-蘇氨酸經亞硝酸脫氨溴化、甲酯化、IE催化氫化以及氫化鋁鋰還原四步反應製得純R或S-1，3-丁ニ醇對映異構體，總收率為64%。該過程反應步驟較多，收率不高。採用化學還原法不對稱還原4-羥基-2- 丁酮也可以製備(S)-(+)-l，3-丁ニ醇，但需要價格昂貴的化學催化劑雷尼鎳做為手性催化劑，成本較高。2001年，IsidOT0 I.等人採用脂肪酶拆分外消旋體1，3- 丁ニ醇製備了 R或S-1，3- 丁ニ醇，但是拆分效率最大只有50%，脂肪酶價格較為昂貴，因此脂肪酶拆分方法成本較高，生產效率較低。
發明內容
本發明目的是提供ー種利用釀酒酵母生物轉化4-羥基-2-丁酮合成-(+)-1,3-丁ニ醇的方法。本發明採用的技術方案是ー種微生物轉化製備(S)-(+)_l，3-丁ニ醇的方法，所述方法包括以4-羥基_2_ 丁麗為底物，以釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) CGMCC No. 2266發酵獲得的含酶菌體細胞為生物催化劑，在pH 5. (Γ8. O的磷酸鉀緩衝液中，於25 45°C下進行轉化反應8 108小吋，反應結束後轉化液經分離純化得到所述的(S)-(+)-1，3- 丁ニ醇。本發明所用菌株釀酒酵母CGMCC No. 2266是從杭州西湖啤酒廠附近的土壤中篩選得到，已在CN101230319A中披露，經發明人實驗發現，該菌株具有良好的轉化4-羥基-2-丁酮生產(S)-(+)-1,3-丁ニ醇的能力。該菌株菌落特徵在瓊脂培養基上呈現出乳白色、有光澤、平坦、邊緣整齊、溼潤、表面光滑，質地均勻的菌落形態。底物4-羥基-2- 丁酮在磷酸鉀緩衝液中的初始終濃度為2 100mmol/L。所述含酶菌體細胞用量以細胞乾重計為f50g/g底物。所述含酶菌體細胞可以是以游離細胞形式參加反應，也可以經固定化後以固定化細胞形式參與反應。固定化細胞可以包埋法製得，具體製備步驟可按照如下進行將經釀酒酵母菌株CGMCC No. 2266發酵培養獲得的發酵液與等體積廣5% ( /V)的海藻酸鈉溶液相混合，所述的發酵液中菌體濃度為
3.(TlO. Og/L，攪拌均勻得到混合液，將混合液逐滴滴入質量濃度為2. 5^4. 0% (w/w)的氯化鈣溶液中，連續攪拌，含有菌體的海藻酸鈉混合液固化形成凝膠珠固定化顆粒，將得到的固定化顆粒懸浮液放置於35 38°C條件下固化，得到的固定化顆粒用無菌生理鹽水洗滌，獲得固定化細胞顆粒。將得到的固定化細胞顆粒分散於發酵培養基中進行增殖培養16 72h獲得増殖培養後的固定化細胞顆粒，以增殖培養後的固定化細胞顆粒作為本發明所用的生物催化劑。所述的固定化細胞顆粒的直徑可通過注射器的針頭尺寸來控制，推薦為廣5_，最優選2mm。在包埋處理過程中，海藻酸鈉的濃度推薦為廣5% (w/w)，最優選2%。本發明採用固定化細胞顆粒作為催化劑，將4-羥基-2- 丁酮還原為
權利要求
1.ー種微生物轉化製備(S)-(+)-l，3-丁ニ醇的方法，所述方法包括以4-羥基-2-丁麗為底物，以釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) CGMCC No. 2266發酵獲得的含酶菌體細胞為生物催化劑，在pH 5. (Γ8. O的磷酸鉀緩衝液中，於25 45°C下進行轉化反應8 108小時，反應結束後轉化液經分離純化得到所述的(S)-(+)-l，3-丁ニ醇。
2.如權利要求I所述的方法，其特徵在於底物4-羥基-2-丁酮在磷酸鉀緩衝液中的初始終濃度為2 100mmol/L。
3.如權利要求I所述的方法，其特徵在於所述含酶菌體細胞用量以細胞乾重計為.1 50g/g底物。
4.如權利要求I所述的方法，其特徵在於所述含酶菌體細胞按照以下方法製備將釀酒酵母CGMCC No. 2266接種至發酵培養基中，搖床轉速為15(T200r/min，26 35 °C下培養18 30h，將發酵液離心去除上清液，即得所述含酶菌體細胞；所述發酵培養基終濃度組成為葡萄糖26 32g/L，酵母粉2 4g/L，硫酸銨3飛g/L，無水MgSO4O. 2^0. 4g/L，K2HPO4 · 3Η200· 5 I. 5g/L, KH2PO4O. 6 I. 5g/L, ρΗ7· 0，溶劑為水。
5.如權利要求I所述的方法，其特徵在於所述分離純化方法如下反應結束後，轉化液過濾，取濾液減壓旋轉蒸發除去水，得到的樣品溶解於樣品體積5倍的丙酮中，加入硫酸鈉乾燥，過濾除去硫酸鈉，蒸餾除去丙酮即得產物(S)-(+)-l，3-丁ニ醇。
全文摘要
本發明提供了一種微生物轉化製備(S)-(+)-1,3-丁二醇的方法，所述方法包括以4-羥基-2-丁酮為底物，以釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)CGMCC No.2266發酵獲得的含酶菌體細胞為生物催化劑，在pH 5.0~8.0的磷酸鉀緩衝液中，於25~45℃下進行轉化反應8~108小時，反應結束後轉化液經分離純化得到所述的(S)-(+)-1,3-丁二醇。利用本發明方法生產的(S)-(+)-1,3-丁二醇對映體過剩值大於99.9%，底物摩爾轉化率可以達到100%，產品純度達到99.8％，固定化細胞顆粒可以重複利用16次。
文檔編號C12P7/18GK102703524SQ20121017979
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月31日 優先權日2012年5月31日
發明者張素林, 李仁瑋, 歐志敏 申請人:浙江工業大學