[发明专利]一种生物发酵生产2-氧代戊二酸的工艺

说明书

技术领域

本发明属于化工、食品添加剂产品生产领域，特别涉及是以豆油为碳源，生物发酵生产2-氧代戊二酸的技术。

背景技术

2-氧代戊二酸是一种重要用途广泛的二羧酸，例如，是合成杂环的重要中间体、食品添加剂、运动营养饮料的重要成分、具有广泛用途的新弹性体的主要单体成份、抗骨质疏松药物米诺膦酸的出发原料、抗肿瘤药物中间体、药物制剂辅料等。目前，2-氧代戊二酸采用化学合成，使用了毒性很大的氰醇、或氰化物，合成路线长，副产物多。所以，随着生物技术的迅速发展，采用生物制造技术生产2-氧代戊二酸具有重要意义。

发明内容

有许多细菌和酵母可以用来生产2-氧代戊二酸，例如石蜡节细菌、荧光假单胞菌、沙雷氏菌、巨大芽孢杆菌、近平滑假丝酵母、毕赤酵母、念珠菌、解脂假丝酵母、解脂耶罗维亚酵母等。所以，生产2-氧代戊二酸的菌株可以从相关菌种保藏机构获得，也可自行筛选得到。

本发明用解脂耶罗维亚酵母发酵生产2-氧代戊二酸，菌株为ATCC 20341。

本发明以大豆油为碳源，发酵生产2-氧代戊二酸的过程如下：

发酵培养基成份(g/L)：(NH₄)₂SO4,5.0-7.0;МgSO₄·7H₂O, 1.3-1.6; Ca(NO₃)₂, 0.6-0.9; NaCl, 0.4-0.6; KH₂PO₄,1.5-2.5;K₂HPO₄, 0.15-0.25.其它成份：维生素B₁, 1.0-1.3 mg/L。在发酵培养液中，要加入微量元素营养液, pH 7.0. 组成为(g/L)： ZnSO₄?7H₂O，0.18, MnSO₄?H₂O，0.1, FeCl₃，0.35, CuSO₄?5H₂O，0.16, CoCl₂?6H₂O，0.18,加入量为1-2ml/100ml(微量元素液/发酵液)。发酵温度28-35℃，溶氧饱和度40-60％，用KOH调节发酵过程的pH。发酵中，pH对2-氧代戊二酸生产很重要，经过大量实验，本发明对pH采用3段控制。（1）细胞生长阶段，（2）细胞生长末期和产酸期初期，（3）产酸期。

发酵过程如下：菌株为ATCC 20341，种子培养，根据需要，可能有1级或多级种子培养。在发酵罐加入培养液，装料系数为0.65-0.75，灭菌后，冷却至30-35℃，接种，接种量为8-11％，通入洁净空气，开始发酵，发酵分为3个阶段：

（1）在发酵开始后的20-25h内，此阶段为细胞生长期，调节溶氧饱和度为20-30％，控制豆油浓度为20-25 g /L，ph控制为5.5-6.5，发酵温度30-35℃；

（2）在发酵进行20-25h后，此阶段为细胞生长期末期和产酸初期，继续发酵15-20h,即发酵时间为35-45h时，调节溶氧饱和度为30-40％，流加加入豆油，调节豆油浓度为40-50 g /L，用30 % KOH或NaOH 调节pH为5-5.5，发酵温度35-40℃；

(3) 在发酵进行35-45h后，继续发酵，此阶段主要为产酸期，用30 % KOH或NaOH 调节pH为3-4、溶氧饱和度40-60％，发酵温度35-40℃，流加加入豆油，使豆油浓度为90-100 g /L，全部发酵时间为140-180h，得到发酵液中2-氧代戊二酸浓度为140-160 g/L；

发酵结束，用离心分离发酵液中的细胞、豆油后，用活性炭脱色，用硫酸或盐酸调节pH至2.6-3.6，此时，液体中含有 2-氧代戊二酸、杂质，蒸发浓缩，当2-氧代戊二酸浓度达到260g/L时，开始结晶；将得到的粗晶体用乙醇水溶液重结晶，得到产物2-氧代戊二酸，纯度>99％，底物的比产率为0.96-0.98g/g（产物/底物）。

 

本发明以价廉易得的豆油为原料，生产用途广泛的2-氧代戊二酸，发酵时间短，底物比产率高，大幅度降低了生产成本，具有很好的应用前景。

实施例1