[发明专利]一株枯草芽孢杆菌及其在生物催化生产烟酸中的应用

说明书

技术领域

本发明属于生物化工领域，涉及一株枯草芽孢杆菌及其在生物催化生产烟酸中的应 用。

背景技术

烟酸又称作3-吡啶甲酸、吡啶-3-甲酸、尼可丁酸等，与烟酰胺同属B族维生素，统 称维生素PP，分子式：C₆H₅NO₂，耐热，能升华。该化合物是一种水溶性维生素，为人 体必需的13种维生素之一；在人体内转化为烟酰胺，是辅酶I和辅酶II的组成部分，参 与体内脂质代谢，组织呼吸的氧化过程和糖类无氧分解过程。可用于抗糙皮病、作血扩张 药、食品饲料的添加剂等；亦可作为医药中间体，用于异烟肼、烟酰胺、尼可刹及烟酸肌 醇酯等的生产。

烟酸的生产可以分为化学法和生物法，目前工业生产上应用较多的仍然为化学法。 如专利CN1296004A公开了以3-甲基吡啶为原料，在装有催化剂的管式反应器中与空气， 水蒸气进行氧化反应得到烟酸粗产品，经过精制后可得到纯度为99.5％的烟酸。但该方法 对活性催化剂的制备及设备提出较高要求，操作较繁琐。德国底古萨-胡尔斯股份公司的 专利CN 1247190A中，采用含钒的二氧化钛载体催化剂，在反应器内直接气相氧化制备 得烟酸，然后在产率≥90％时于235℃下凝华分离。瑞士隆萨股份公司的专利CN 1272321C 中中报道，将氨直接通入3-甲基吡啶催化氧化后含烟酸的粗水溶液中，后将反应得到的 烟酸铵溶液进行喷雾干燥得烟酸。清华紫光公司的专利CN 1141288A中报道了用硫酸与 3-甲基吡啶反应制得甲基吡啶硫酸盐，然后用硝酸氧化，最后用碱中和制得烟酸，原料收 率为90％左右。昆明理工大学蒋丽红等人的专利CN 101289420A中公开了一种以二氧化 硒作为氧化剂，在吡啶溶剂中直接液相氧化3-甲基吡啶合成烟酸的方法，选择性在98.5％ 以上，但产品收率只有40～50％左右。

以上专利中所公开的烟酸制备方法均以3-甲基吡啶为起始原料，经过气相或液相化 学氧化后制得粗烟酸。该化学氧化过程必须具备特定的高温高压环境或者采用强酸或强氧 化剂处理，反应选择性不高，副产物多，产品的收率不高，在工业生产中能耗高，环境污 染大。此外，该类反应中需采用比较昂贵的催化剂，可再生性差。

浙江大学的吕秀阳等人在专利CN 101265230A中公开了一种在近临界水介质中直接 高温水解3-氰基吡啶为烟酸的方法。该发明解决了烟酸制备中酸、碱催化水解的污染难 题，过程简单，绿色，产物纯度高。该技术的不足之处在于该反应同样需要高温高压环境， 对设备的安全性能和抗腐蚀性能提出较高要求。同时，近临界水介质中的化学反应目前尚 处于研究探索阶段，离大工业化生产仍有相当大的距离。

综上所言，化学氧化水解法或在近临界水介质中的水解法制烟酸皆存在诸多不足。相 对而言，生物催化法具有底物选择性高，反应条件温和，环境友好等优点。此外，生物催 化剂易放大制备，成本低，适合于大规模工业化生产应用，为烟酸的工业化生产提供了一 条行之有效的新路径。而生物催化法的关键就在于找到酶活高、稳定性好、适应性强的菌 种。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一株新的枯草芽孢杆菌KR2(CGMCC NO.3242)。

本发明的另一目的是提供该细菌在生物催化生产烟酸中的应用。

本发明的技术方案是：

一株枯草芽孢杆菌KR2(CGMCC NO.3242)，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员 会普通微生物中心，保藏号为CGMCC No.3242，保藏日期2009年8月19日。

枯草芽孢杆菌KR2(CGMCC NO.3242)具有以下微生物学特征：

1.形态学特征

在固体平板培养基上培养48小时后出现圆形光滑的单菌落，灰白色，不透明，边缘 光滑，表面湿润，整个菌落凸起，易挑取；镜检成杆状，大小长为(0.5～0.8um)×(1.5～ 2.5um)，芽孢中生。

2.培养学特征

本菌株在以下3种培养基中30℃下培养48小时后的培养特征见表1。

表1.枯草芽孢杆菌KR2(CGMCC NO.3242)在3种培养基上的培养特征

3.生理生化特征(见表2)

表2.草芽孢杆菌KR2(CGMCC NO.3242)生理生化特征