[发明专利]一种烟酰胺的生产工艺

说明书

本发明公开了一种烟酰胺的生产工艺，该生产工艺包括：基因工程菌的构建，工程菌的发酵培养以及催化反应；所述工程菌包括大肠杆菌宿主细胞和碱基序列如SEQ ID NO.1或SEQ ID NO.2所示的腈水合酶基因；所述催化的过程包括：以纯水为反应介质，制得细胞悬液；向细胞悬液中分批加入3‑氰基吡啶，控制反应体系中3‑氰基吡啶的浓度≤90g/L，得到烟酰胺。本发明工艺采用含高酶活的重组腈水合酶的基因工程菌进行发酵培养，并以纯水为反应介质，采用分批投加底物的方式向细胞悬液中添加3‑氰基吡啶，实现高效地水合反应，得到烟酰胺产品；该工艺中水合反应的转化率＞99.9％，获得的产品品质高，且无杂质和副产物产生。

技术领域

本发明属于生物化工领域，尤其涉及一种烟酰胺的生产工艺。

背景技术

烟酰胺又名尼克酰胺，英文名称：Nicotinamide，烟酰胺又称为维生素B3，属于B族维生素(Vb)，是生物体内烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(辅酶I)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(辅酶II)的组成部分，参与碳水化合物、脂肪和蛋白质的代谢过程。烟酰胺作为维生素具有抗粗皮肤病的作用，对某些皮肤病和神经障碍有独特疗效。烟酰胺的最大应用领域是作为饲料添加剂，同时也可以添加到食品中用以补充人体所需的维生素。研究发现，在饲料中添加烟酰胺或烟酸可以提高畜禽的抗病能力和生长速率。烟酰胺也是合成某些医药、农药的重要中间体。

目前，全球烟酰胺和烟酸的总生产能力近6万t/年，随着饲料工业的发展，烟酰胺的市场需求正以每年4％～5％的速度快速增长。同时，随着生活水平的不断进步，人们对饮食水平提出更高的要求，作为维生素的烟酰胺将得到更广泛的应用。

主流生产烟酰胺的方法是利用腈水合酶催化3-氰基吡啶生产烟酰胺。瑞士龙沙(Lonza)集团在中国广州南沙市建立的一条年产9000吨的烟酰胺生产线，采用产腈水合酶的野生菌种R.Rhodochrous J1的细胞作为催化剂，应用细胞固定化技术进行生产。但野生菌生产烟酰胺往往会会有副产物烟酸的产生，导致烟酰胺产品质量不高；

此外，目前生物法生产烟酰胺的反应液杂质多、产品浓度不高，导致后续精制工艺复杂、能耗高。

发明内容

本发明提供了一种烟酰胺的生产工艺，该生产工艺制备获得的烟酰胺产品浓度高、杂质少，得率高。

具体技术方案如下：

一种烟酰胺的生产工艺，包括：重组腈水合酶基因工程菌的构建，所述工程菌的发酵培养以及利用所述工程菌催化3-氰基吡啶得到烟酰胺；其特征在于：

所述重组腈水合酶基因工程菌包括宿主细胞和转入宿主细胞的目的基因，所述宿主细胞为大肠杆菌，所述目的基因为碱基序列如SEQ ID NO.1或SEQ ID NO.2所示的腈水合酶基因；

所述催化的过程包括：(1)以水为溶剂，重悬所述工程菌，制得细胞悬液；(2)向所述细胞悬液中分批加入底物3-氰基吡啶，控制反应体系中3-氰基吡啶的浓度≤90g/L，进行水合反应，得到产物烟酰胺。

具体的，本发明以两种菌株为例，即：表达博得特氏菌DSM 12804(Bordetellapetrii DSM 12804)来源腈水合酶的基因工程菌E.coli BL21(DE3)/pET-30a(+)-NHaseP；以及表达锰氧化橙单胞菌SI859A(Aurantimonas manganoxydans SI859A)来源腈水合酶的基因工程菌E.coli BL21(DE3)/pET-30a(+)-pENHase-1229。

上述重组腈水合酶基因工程菌中的重组腈水合酶分别来源于博得特氏菌(Bordetella petrii)DSM 12804和锰氧化橙单胞菌(Aurantimonas manganoxydans)SI859A；重组腈水合酶基因的碱基序列分别如SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.2所示，工程菌采用大肠杆菌E.coli BL21(DE3)作为宿主菌，以pET-30a(+)作为载体。