一种稀土金属离子诱导黄色短杆菌催化3-氰基吡啶合成烟酰胺的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及烟酰胺合成领域，具体涉及一种稀土金属离子诱导黄色短杆菌催化3-氰基吡啶合成烟酰胺的方法。
【背景技术】
[0002]烟酰胺(NSA)又名维生素PP或维生素B3，是人和动物生长发育不可缺少的养份之一，它参与形成重要的辅酶，促进新陈代谢，在医药、饲料和食品等方面具有广泛的用途，例如它可用作食品和饲料添加剂、药品及原料药、生化剂、发色剂、电镀光亮剂、植物生长调节剂、头发生长促进剂等。随着我国医药工业和饲料工业的迅速发展以及人民生活水平的不断提高，对烟酰胺产品的需求迅速增加。据市场预测，近几年国内的年需求量将达到2kt以上，并以每年10 %的速率增长。微生物法生产烟酰胺具有反应条件温和，转化率高，产品质量高以及污染小的特点，是一种环境友好型的合成方法。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种稀土金属离子诱导激活腈水合酶催化合成烟酰胺的方法，并考虑了金属离子的浓度对腈水合酶的酶活的影响，并得到了最佳的浓度范围，进一步考虑了激活后的腈水合酶对腈基吡啶催化情况，本发明方法生产烟酰胺具有反应条件温和，转化率高，产品质量高以及污染小的特点，是一种环境友好型的合成方法。
[0004]本发明采用的技术方案如下:
一种稀土金属离子诱导黄色短杆菌催化3-氰基吡啶合成烟酰胺的方法，其特征在于，包括以下步骤:
(1)种子培养:
在三角瓶中装入，50-70%的种子培养基，灭菌后接入4-6%的菌种，在28-32°C下，以80-150rpm的速度搅拌震荡培养24_50h，得到种子液，所述的菌种为黄色短杆菌；
(2)发酵培养:向三角瓶中装入60%的发酵培养基，消毒后接入5-8%的种子液，在通气量 1:0.4-0.6 (V.V.M);压力 0.04-0.1MPa，搅拌转速:100_450rpm ;温度:25-35 °C，发酵60-75h后即可制得黄色短杆菌的细胞发酵液，然后离心分离所得沉淀细胞为催化3-氰基吡啶合成烟酸的催化剂；
其中，种子培养基的配方(g/L):葡萄糖10-20，酵母膏0.5-3，NaCl 1-2,K2HPO40.1-0.2，MgSO40.02-0.04，尿素 0.5-0.7，调节 pH =7.0-8.0 ；
其中，发酵培养基的配方(g/L):甘油5-7，酵母粉1-3，尿素2-4，K2HPO40.5-0.7，MgSO40.4-0.7，La ((NO3) 3l_30ppm，调节 pH =6.5-7.5 ；
(3)催化合成烟酸:将离心所得生物催化剂悬浮于去离子水中，并调节PH=6.5-7.5，得到生物催化剂悬浮液，待用；
向反应釜中加入反应釜容量50-60%的去离子水，将一定量的底物3-氰基吡啶和生物催化剂悬浮液加入到反应釜中，充分搅拌，调节PH到6.5-7.5，在温度为26~34°C，进行生物催化反应，底物3-氰基吡啶的起始添加量为80-100g/L反应液，生物催化剂的起始添加量为18-22g/L反应液；
每隔0.8-1.5小时对反应液中的3-氰基吡啶浓度进行检测，当浓度低于0.5g/L后，同时补加底物和生物催化剂，二者的补加的量与起始量一致，连续补加7-9次，反应45-55h后，检测反应液中3-氰基吡啶的浓度，当底物浓度趋向于零时即可终止反应，
将反应液进行离心冷冻结晶，再真空干燥，即可得的烟酰胺成品。
[0005]所述的一种稀土金属离子诱导黄色短杆菌催化3-氰基吡啶合成烟酰胺的方法，其特征在于:所述的离心冷冻结晶具体操作如下:将反应液于3000rpm离心20min，取上清液在4°C下冷冻结晶，等析出大量晶体后将混合液于3000rpm下冷冻离心15min得晶体。
【具体实施方式】
[0006]实施例1一种稀土金属离子诱导黄色短杆菌催化3-氰基吡啶合成烟酰胺的方法，包括以下步骤:
(1)生物催化剂制备:
在IL三角瓶中装入60%的种子培养基，灭菌后接入5%的菌种，在30°C下120rpm搅拌震荡培养48h，向IL的三角瓶中装入60%的发酵培养基，调pH至7.0，消毒后接入6%的种子液，在通气量1:0.5 (V.V.M);压力0.05MPa ;搅拌转速:120rpm ;温度:30°C，发酵过程中根据发酵液的溶氧水平调节搅拌转速，最高不得高于450rpm，以防转速太快破坏产腈水合酶结构，发酵72h后即可制得黄色短杆菌的细胞发酵液，进行3000rpm离心操作后所得沉淀即为所需生物催化剂，
其中，种子培养基的配方(g/L):葡萄糖15，酵母膏2，NaCll.5，K2HPO40.15，MgSO40.03，尿素0.6，调节pH =7.5 ；
其中，发酵培养基的配方(g/L):甘油6，酵母粉2，尿素3，K2HPO40.6，MgSO40.6，La(NO3) 310ppm，调节 pH = 7.0;
(2)烟酰胺的制备:
在IL搅拌釜中，先添加600ml去离子水，调pH到7.0，温度为30°C，向反应釜中添加10g 3-氰基吡啶和20g生物催化剂，进行生物催化反应，反应过程中每隔I小时对反应液中的3-氰基吡啶浓度进行检测，当浓度低于0.5g/L后同时开始补加底物和生物催化剂，补加的量与起始量一致，连续补加8次。反应50h后检测反应液中3-氰基吡啶的浓度，当底物浓度趋向于零时即可终止反应，高效气相色谱检测分析其转化率达到100%。将反应液于3000rpm离心20min，取上清液在4°C下冷冻结晶，等析出大量晶体后将混合液于3000rpm下冷冻离心15min得晶体，60°C下真空干燥，最后得纯度为99.2%的烟酰胺8788，收率达95.
【主权项】
1.一种稀土金属离子诱导黄色短杆菌催化3-氰基吡啶合成烟酰胺的方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)种子培养: 在三角瓶中装入，50-70%的种子培养基，灭菌后接入4-6%的菌种，在28-32°C下，以80-150rpm的速度搅拌震荡培养24_50h，得到种子液，所述的菌种为黄色短杆菌； (2)发酵培养:向三角瓶中装入60%的发酵培养基，消毒后接入5-8%的种子液，在通气量 1:0.4-0.6 (V.V.M);压力 0.04-0.1MPa，搅拌转速:100_450rpm ;温度:25-35 °C，发酵60-75h后即可制得黄色短杆菌的细胞发酵液，然后离心分离所得沉淀细胞为催化3-氰基吡啶合成烟酸的催化剂； 所述的种子培养基的配方(g/L):葡萄糖10-20，酵母膏0.5-3，NaCl 1-2,K2HPO40.1-0.2，MgSO40.02-0.04，尿素 0.5-0.7，调节 pH =7.0-8.0 ； 所述的发酵培养基的配方(g/L):甘油5-7，酵母粉1-3，尿素2-4，K2HPO40.5-0.7，MgSO40.4-0.7，La ((NO3) 3l_30ppm，调节 pH =6.5-7.5 ； (3)催化合成烟酸:将离心所得生物催化剂悬浮于去离子水中，并调节PH=6.5-7.5，得到生物催化剂悬浮液，待用； 向反应釜中加入反应釜容量50-60%的去离子水，将一定量的底物3-氰基吡啶和生物催化剂悬浮液加入到反应釜中，充分搅拌，调节PH到6.5-7.5，在温度为26~34°C，进行生物催化反应，底物3-氰基吡啶的起始添加量为80-100g/L反应液，生物催化剂的起始添加量为18-22g/L反应液； 每隔0.8-1.5小时对反应液中的3-氰基吡啶浓度进行检测，当浓度低于0.5g/L后，同时补加底物和生物催化剂，二者的补加的量与起始量一致，连续补加7-9次，反应45-55h后，检测反应液中3-氰基吡啶的浓度，当底物浓度趋向于零时即可终止反应， 将反应液进行离心冷冻结晶，再真空干燥，即可得的烟酰胺成品。
2.根据权利要求1所述的一种稀土金属离子诱导黄色短杆菌催化3-氰基吡啶合成烟酰胺的方法，其特征在于:所述的离心冷冻结晶具体操作如下:将反应液于3000rpm离心20min，取上清液在4°C下冷冻结晶，等析出大量晶体后将混合液于3000rpm下冷冻离心15min得晶体。
【专利摘要】本发明涉及一种烟酸烟酰胺的合成方法。通过稀土金属离子诱导黄色短杆菌催化3-氰基吡啶催化合成烟酰胺，并考虑了金属离子的浓度对腈水合酶的酶活的影响。该方法产品纯度高，环境污染小，产物易于分离，有着很好的工业应用前景。
【IPC分类】C12R1-13, C12P17-12
【公开号】CN104762339
【申请号】CN201510115807
【发明人】顾福海, 韦永飞, 李习红, 杨红兵
【申请人】安徽国星生物化学有限公司
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月17日