專利名稱：一種微生物轉(zhuǎn)化制備(s)-(+)-1,3-丁二醇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種微生物轉(zhuǎn)化制備(S)-(+)-1,3-丁ニ醇的方法。
(ニ)
背景技術(shù)：
(S)-(+)-1,3-丁ニ醇((S)-(+)-l，3-Butanediol)，CAS 登錄號24621-61_2，分子式C4HltlO2,分子量90. 12。(S)-(+)-l，3-丁ニ醇是ー種重要的手性藥物中間體，以它為手性源可以合成大量的手性化合物。它是合成農(nóng)業(yè)殺蟲劑擬除蟲菊酷的重要中間體氰醇的手性原料。擬除蟲菊酯是ー類能防治多種害蟲的廣譜殺蟲劑，其殺蟲毒カ比老一代殺蟲劑如有機氯、有機磷、氨基甲酸酯類提高1(Γ100倍。擬除蟲菊酷的化學(xué)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，有旋光異構(gòu)體或順反式立體異構(gòu)體，生產(chǎn)エ藝的反應(yīng)步驟較多，對原料質(zhì)量和操作控制要求嚴(yán)格。除此
之外，(S)-(+)_l，3-丁ニ醇可以被直接引入目標(biāo)分子中合成天然產(chǎn)物；可以作為手性単體應(yīng)用于路易斯酸介導(dǎo)的こ縮醛與親核試劑的反應(yīng)中；可以應(yīng)用于光學(xué)活性的膦氧化物的合成；還可以作為生物活性物質(zhì)作為糖尿病人的降糖藥物。1991年，Larcheveque M.等人采用L或D-蘇氨酸經(jīng)亞硝酸脫氨溴化、甲酯化、IE催化氫化以及氫化鋁鋰還原四步反應(yīng)制得純R或S-1，3-丁ニ醇對映異構(gòu)體，總收率為64%。該過程反應(yīng)步驟較多，收率不高。采用化學(xué)還原法不對稱還原4-羥基-2- 丁酮也可以制備(S)-(+)-l，3-丁ニ醇，但需要價格昂貴的化學(xué)催化劑雷尼鎳做為手性催化劑，成本較高。2001年，IsidOT0 I.等人采用脂肪酶拆分外消旋體1，3- 丁ニ醇制備了 R或S-1，3- 丁ニ醇，但是拆分效率最大只有50%，脂肪酶價格較為昂貴，因此脂肪酶拆分方法成本較高，生產(chǎn)效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供ー種利用釀酒酵母生物轉(zhuǎn)化4-羥基-2-丁酮合成-(+)-1,3-丁ニ醇的方法。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是ー種微生物轉(zhuǎn)化制備(S)-(+)_l，3-丁ニ醇的方法，所述方法包括以4-羥基_2_ 丁麗為底物，以釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) CGMCC No. 2266發(fā)酵獲得的含酶菌體細胞為生物催化劑，在pH 5. (Γ8. O的磷酸鉀緩沖液中，于25 45°C下進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)8 108小吋，反應(yīng)結(jié)束后轉(zhuǎn)化液經(jīng)分離純化得到所述的(S)-(+)-1，3- 丁ニ醇。本發(fā)明所用菌株釀酒酵母CGMCC No. 2266是從杭州西湖啤酒廠附近的土壤中篩選得到，已在CN101230319A中披露，經(jīng)發(fā)明人實驗發(fā)現(xiàn)，該菌株具有良好的轉(zhuǎn)化4-羥基-2-丁酮生產(chǎn)(S)-(+)-1,3-丁ニ醇的能力。該菌株菌落特征在瓊脂培養(yǎng)基上呈現(xiàn)出乳白色、有光澤、平坦、邊緣整齊、濕潤、表面光滑，質(zhì)地均勻的菌落形態(tài)。底物4-羥基-2- 丁酮在磷酸鉀緩沖液中的初始終濃度為2 100mmol/L。所述含酶菌體細胞用量以細胞干重計為f50g/g底物。所述含酶菌體細胞可以是以游離細胞形式參加反應(yīng)，也可以經(jīng)固定化后以固定化細胞形式參與反應(yīng)。固定化細胞可以包埋法制得，具體制備步驟可按照如下進行將經(jīng)釀酒酵母菌株CGMCC No. 2266發(fā)酵培養(yǎng)獲得的發(fā)酵液與等體積廣5% ( /V)的海藻酸鈉溶液相混合，所述的發(fā)酵液中菌體濃度為
3.(TlO. Og/L，攪拌均勻得到混合液，將混合液逐滴滴入質(zhì)量濃度為2. 5^4. 0% (w/w)的氯化鈣溶液中，連續(xù)攪拌，含有菌體的海藻酸鈉混合液固化形成凝膠珠固定化顆粒，將得到的固定化顆粒懸浮液放置于35 38°C條件下固化，得到的固定化顆粒用無菌生理鹽水洗滌，獲得固定化細胞顆粒。將得到的固定化細胞顆粒分散于發(fā)酵培養(yǎng)基中進行增殖培養(yǎng)16 72h獲得増殖培養(yǎng)后的固定化細胞顆粒，以增殖培養(yǎng)后的固定化細胞顆粒作為本發(fā)明所用的生物催化劑。所述的固定化細胞顆粒的直徑可通過注射器的針頭尺寸來控制，推薦為廣5_，最優(yōu)選2mm。在包埋處理過程中，海藻酸鈉的濃度推薦為廣5% (w/w)，最優(yōu)選2%。本發(fā)明采用固定化細胞顆粒作為催化劑，將4-羥基-2- 丁酮還原為
權(quán)利要求
1.ー種微生物轉(zhuǎn)化制備(S)-(+)-l，3-丁ニ醇的方法，所述方法包括以4-羥基-2-丁麗為底物，以釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae) CGMCC No. 2266發(fā)酵獲得的含酶菌體細胞為生物催化劑，在pH 5. (Γ8. O的磷酸鉀緩沖液中，于25 45°C下進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)8 108小時，反應(yīng)結(jié)束后轉(zhuǎn)化液經(jīng)分離純化得到所述的(S)-(+)-l，3-丁ニ醇。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于底物4-羥基-2-丁酮在磷酸鉀緩沖液中的初始終濃度為2 100mmol/L。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述含酶菌體細胞用量以細胞干重計為.1 50g/g底物。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述含酶菌體細胞按照以下方法制備將釀酒酵母CGMCC No. 2266接種至發(fā)酵培養(yǎng)基中，搖床轉(zhuǎn)速為15(T200r/min，26 35 °C下培養(yǎng)18 30h，將發(fā)酵液離心去除上清液，即得所述含酶菌體細胞；所述發(fā)酵培養(yǎng)基終濃度組成為葡萄糖26 32g/L，酵母粉2 4g/L，硫酸銨3飛g/L，無水MgSO4O. 2^0. 4g/L，K2HPO4 · 3Η200· 5 I. 5g/L, KH2PO4O. 6 I. 5g/L, ρΗ7· 0，溶劑為水。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述分離純化方法如下反應(yīng)結(jié)束后，轉(zhuǎn)化液過濾，取濾液減壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去水，得到的樣品溶解于樣品體積5倍的丙酮中，加入硫酸鈉干燥，過濾除去硫酸鈉，蒸餾除去丙酮即得產(chǎn)物(S)-(+)-l，3-丁ニ醇。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種微生物轉(zhuǎn)化制備(S)-(+)-1,3-丁二醇的方法，所述方法包括以4-羥基-2-丁酮為底物，以釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)CGMCC No.2266發(fā)酵獲得的含酶菌體細胞為生物催化劑，在pH 5.0~8.0的磷酸鉀緩沖液中，于25~45℃下進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)8~108小時，反應(yīng)結(jié)束后轉(zhuǎn)化液經(jīng)分離純化得到所述的(S)-(+)-1,3-丁二醇。利用本發(fā)明方法生產(chǎn)的(S)-(+)-1,3-丁二醇對映體過剩值大于99.9%，底物摩爾轉(zhuǎn)化率可以達到100%，產(chǎn)品純度達到99.8％，固定化細胞顆?？梢灾貜?fù)利用16次。
文檔編號C12P7/18GK102703524SQ20121017979
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月31日
發(fā)明者張素林, 李仁瑋, 歐志敏 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)