[发明专利]一种西北奇异球菌R15及其应用

说明书

本发明涉及一种西北奇异球菌R15，其于2019年3月14日保藏于CCTCC，保藏编号为CCTCC No:M 2019143。本发明利用西北奇异球菌R15催化合成5‑羟甲基糠酸，首先将西北奇异球菌R15接种于TGY培养基，进行活化、培养后，收集菌体细胞；接着将5‑羟甲基糠醛加入到pH 6.0～10.0的缓冲液中，混合均匀后加入菌体细胞，在20～60℃下反应3～48h，得到5‑羟甲基糠酸。本发明利用西北奇异球菌R15对5‑羟甲基糠醛具有高耐受性，能够催化高浓度底物选择性氧化合成目标产物，产率达90％以上。本发明的合成方法具有底物浓度更高、反应效率更优异，选择性好的特点。

技术领域

本发明涉及一株西北奇异球菌及其应用，尤其是西北奇异球菌R15在催化5-羟甲基糠醛选择性氧化合成5-羟甲基糠酸中的应用，属于生物催化及化学工程领域。

背景技术

随着21世纪倡导以绿色能源替代石油资源以及在化学工业中寻求环保替代品的可持续发展理念的深入，生物质能源和生物技术在资源与环境问题日益严峻的当代占据着愈来愈关键的地位。5-羟甲基糠醛(HMF)是一种由葡萄糖或果糖脱水生成的化学物质，分子中含有一个呋喃环，一个醛基和一个羟甲基，其化学性质比较活泼，可以通过氧化、氢化和缩合等反应制备多种衍生物，是重要的精细化工原料，也被认为是最具价值和潜力替代石化工业中基础化学品的生物基平台化学品。

由于HMF分子呋喃环上带有醛基和羟甲基等高活性官能团，因此可以催化氧化生成一系列呋喃类芳香化合物，根据氧化的位置和氧化程度，可以分别氧化成5-羟甲基-2-呋喃甲酸(5-hydroxymethylfuroic acid，HMFCA)，2，5-呋喃二甲醛(2，5-diformylfuran，DFF)，5-甲酰基-2-呋喃甲酸(5-formylfuroic acid，FFCA)，2，5-呋喃二甲酸(2，5-furandicarboxylic acid，FDCA)，当环上醛基被还原为羟基，得到HMF的还原产物2,5-呋喃二甲醇(2,5-Furandimethanol，BHMF)。这些氧化还原衍生物都是关键的合成桥梁化合物，在农业、能源、医药、高分子等领域有着广泛应用。例如，HMFCA自身带有羧基和羟甲基，可以自身或者与其他化合物聚合成多种聚酯，同时还可以作为白介素抑制剂。

目前，由HMF制备HMFCA主要有化学转化法和生物转化法。化学转化法已经取得较多进展，主要是以金属催化剂催化HMF氧化制备，然而，化学法反应需要较高温度和压力，存在产物选择性和底物耐受性差的问题；利用生物催化剂可在温和的反应条件下以HMF为底物，转化生成HMFCA，具有高产率和高选择性，同时保持高化学纯度，低副产物，但由于5-羟甲基糠醛对微生物细胞有毒害作用，大部分微生物通常对HMF的底物耐受性浓度较低、且催化HMF转化速度慢，因此，迫切需要筛选出一种对底物HMF具有高耐受性，并且能高效催化HMF选择性氧化合成HMFCA的菌株。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种西北奇异球菌(Deinococcus xibeiensis)R15菌株，其对底物HMF具有高耐受性，并且能高效催化HMF选择性氧化合成HMFCA。

技术方案

一种西北奇异球菌R15，保藏于CCTCC，保藏日为2019年3月14日，保藏编号为CCTCCNo:M 2019143。该菌株是从新疆核爆实验区受核辐射污染的土样中分离筛选出的，经微生物分类鉴定，确定该菌株属于异常球菌属(Deinococcus)的新种，命名为Deinococcusxibeiensis R15,研究表明，该菌株对高剂量辐射和紫外线具有极强的耐受性。

上述西北奇异球菌R15在5-羟甲基糠酸合成中的应用。所述应用方法包括如下步骤：

(1)将西北奇异球菌R15接种于TGY培养基，活化后，按1％的接种量接入新鲜TGY培养基中培养，收集菌体细胞；