微生物发酵正烷烃生产长链Α,W二羧酸的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN94100594.1

申请日:

1994.01.28

公开号:

CN1092108A

公开日:

1994.09.14

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

专利权有效期届满IPC(主分类):C12P 7/44申请日:19940128授权公告日:19951025期满终止日期:20140128|||授权|||公开|||

IPC分类号:

C12P7/44; C12N1/14; //(C12P7/44 C12R1:74)

主分类号:

C12P7/44; C12N1/14; //

申请人:

中国科学院微生物研究所;

发明人:

陈远童; 刘挺; 庞月川; 郝秀珍

地址:

100080北京市海淀区中关村北一条13号

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明公开了一种利用微生物发酵生产长链α,W-二羧酸的方法,特别是高产十五碳二羧酸(DC15)的方法。它包括用能够在以C11—C17各种正烷烃或混合正烷烃为基质的培养基中形成和积累与基质链长相同的单一长链二羧酸或混合长链二羧酸,特别是在以正十五烷(nC15)为基质的培养基中形成和积累DC15的热带假丝酵母(Candida tropicalis)NP-6-126进行发酵,然后从发酵液中回收所形成的二

权利要求书

1: 一种利用微生物发酵生产C 11 -C 17 长链α,W-二羧酸的方法,其特征在于它包括在以C 11 -C 17 的正烷烃为基质的培养基中,用热带假丝酵母(Candida tropicalis)NP-6-126,即CGMCC NO.0206发酵然后回收所形成的二羧酸。
2: 根据权利要求1的方法,其特征在于所说的C 11 -C 17 的α,W-二羧酸为十五碳二羧酸,所说的正烷烃为正十五烷。
3: 热带假丝酵母(Candida  tropicalis)NP-6-126,即CGMCC  NO.0206菌株。

说明书


本发明涉及微生物发酵正烷烃生产长链α,W-二羧酸,尤其是发酵正十五烷,高产十五碳二羧酸的方法。

    长链二羧酸是合成香料,尼成工程塑料、热熔胶、树脂、耐寒性增塑剂等的重要原料。十二个碳以上的长链二羧酸,自然界中不存在,化工上也还没有经济可行的合成方法,因此利用微生物特异的氧化能力,在常温常压下,转化石油中的正烷烃,生产长链二羧酸早已引起科学家们的重视和深入研究。

    十五碳二羧酸是合成名贵香料环十五酮和麝香酮(即3-甲基-环十五酮)的重要原料,后者是天然麝香的主要成分之一。以人工合成的麝香酮代替稀罕难得的天然麝香,配制多种中成药,临床应用试验表明,疗效与天然麝香一样显著。

    正十五烷也是微生物容易同化的一种烷烃,因此形成和积累十五碳二羧酸,特别是高产十五碳二羧酸比较困难。

    在专利文献中,虽有有关利用微生物从正烷烃发酵生产长链二羧酸的方法,但还没有有关从正十五烷发酵生产十五碳二羧酸,特别是高产十五碳二羧酸的方法。在US4339536中,只有生产十二碳和十三碳二羧酸的实施例,而且产酸水平不高,只达到45g/L;而在US4624920中,只有在50ml和500ml摇瓶生产十四碳和十六碳二羧酸地实施例,且产酸水平太低,每升发酵液只有3mg;申请号为87105445和89102548的中国专利申请,主要是有关生产十六碳和十七碳二羧酸的方法,在16L罐上,产酸量分别为120g/L和133g/L。

    日本植树南海男等人报道过用一株热带假丝酵母突变株M2030从正十五烷生产十五碳二羧酸,在3升罐上,产酸达到90g/L左右;上海沈永强等人报道过用一株热带假丝酵母N-15的高浓度静止细胞(菌浓为15×108个/毫升)转化正十五烷为十五碳二羧酸时达到109g/L,(《植物生理学报》1980.Vol.6,No:1)。但实验室发酵试验时,发酵8天,DC15的产量只达到77.2g/L。其他有关发酵生产十五碳二羧酸的报道都只有40-50g/L。因此用微生物发酵高产出地生产DC15是一个仍需解决的问题,本发明的目的是提供一种生产C11-C17单一长链二羧酸和混合长链二羧酸的方法,特别是高产出地生产DC15的方法。

    本发明所用的菌株为热带假丝酵母(Candida tropicalis)NP-6-126,是以一株氧化正烷烃生产混合二羧酸的热带假丝酵母(参见《微生物学报》20(1):88-93,1980)为出发菌株,通过亚硝酸和紫外线的多次反复诱变筛选培育出来的,能从C11-C17的各种单一正烷烃和混合正烷烃,尤其是正十五烷,高产出地生产相应链长的二羧酸。热带假丝酵母NP-6-126(以下简称NP-6-126)保藏在中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏号为:CGMCC NO.0206。

    NP-6-126的生理特性如下:

    一、糖类的发酵:葡萄糖+,半乳糖+,蔗糖+,麦芽糖+,乳糖-。

    二、同化,葡萄糖+,半乳糖+,山梨糖-,蔗糖+,麦芽糖+,纤维二糖+,海藻糖+,乳糖-,密二糖-,棉子糖-,松三糖+,菊芋糖-,可溶性淀粉+,木糖+,L-阿戊糖+,D-阿戊糖-,核糖-,鼠李糖-,α-甲基葡萄糖苷+,甘油+,乙醇+,赤藓醇-,甘露醇+,肌醇-,核糖醇+,半乳糖醇-,葡萄糖醇+,柠檬酸钠-,丁二酸钠+,乳酸钙-。

    三、生长素的需要:生物素++,维生素B1++,维生素B2+,维生素B6+,维生素B12+,叶酸+,烟酸+,泛酸十,肌醇十,对氨基苯甲酸十。

    四、其它:硝酸盐-,冻化牛奶-,熊果酸分解-,凝固牛级-,油脂酶-。

    形态特征:奶油白色,皱褶型,菌落为蛋糕状和桃酥状。

    培养特征:

    在麦芽汁液体培养基中培养时,假菌丝多而长;在烷烃种子培养基中培养时,有一定数量的短假菌丝;而在发酵培养基中发酵时,大部分是单个椭园细胞。

    本发明的种子培养基:(1)、10个巴林糖度的麦芽汗加2%琼脂制成的固体斜面;(2)、10个巴林的麦芽汁液体培养基;(3)烷烃种子培养基包含:KH2PO46-12g/L,玉米浆3-8g/L,酵母膏3-8g/L,蔗糖3-8g/L,尿素3-6g/L,重蜡或正十五烷40-70ml/L,自来水配制,自然pH。

    培养种子的过程为:取一接种环NP-6-126酵母菌体,涂布在麦芽汁固体斜面上(15×180试管,每支装6-7ml培养基,放成斜面),于28-30℃培养40小时。取一支上述培养好的NP-6-126菌种全部刮入装有25ml烷烃种子培养基的250ml三角瓶中,于28-30℃220转/分的旋转摇床上培养40-48小时,作为摇瓶发酵种子或者取两支上述培养好的NP-6-126菌种全部刮入装有500ml培养基的5000ml三角瓶中,于180转/分旋转摇床上28-30℃培养44-48小时,作为一级种子罐的种子。

    用本发明的NP-6-126菌株生产长链二羧酸,特别是十五碳二羧酸的具体方法是:把发酵种子接入pH5.5-9.0,最好为6.5-7.5的含有15-45%(V/V)的C11-C19的正烷烃和85-55%(v/v)发酵培养基的混合液中。发酵培养基的组成为:碱金属磷酸盐6-14g/L,最好为7-10g/L,氯化钠0.5-2.0g/L、酵母膏1-6g/L,最好为3-5g/L,玉米浆0.5-2g/L,尿素0.5-2.5g/L,最好为1.0-2.0g/L,硝酸盐5-15g/L,最好为6-12g/L,二甲基亚砜10-20ml,消泡剂400-1200ppm以及一些其他公知的营养源,在pH6.5-7.5下将上述混合物在25-35℃,最好在27-31℃通气发酵48-170小时,每隔6-8小时用NaOH溶液调一次pH值,pH值控制在7.5-8.5之间。然后将产生的二羧酸从发酵液中分离出来。在发酵开始时,混合液中正烷烃含量为10-20%(v/v),以后在适当时间补加正烷烃,使发酵液中正烷烃浓度始终≥5%(v/v)为准。碱金属磷酸盐可从KH2PO4、NaH2PO4,K2HPO4和Na2HPO4中选一种。硝酸盐可从钾或钠盐中选一种。

    发酵结束后,加入适量的水,加碱至pH10-12,加热至85-90℃,进行破乳分层,上层为残油,回收再用,放出中间清液,下层菌体层再处理一次或压滤或离心,合并清液,加入适量活性炭,在85-90℃脱色30分钟,除去活性炭后,脱色液加热至60-70℃,加HCl或H2SO4至pH4-5进行酸化结晶,冷却至30℃后,压滤,用空气吹干,60℃烘干,得白色十五碳二羧酸结晶。

    用本发明的NP-6-126菌株和发酵方法,可生产C11-C19的各种单一和混合二羧酸。其中在2.5吨罐上,从正十五烷发酵生产十五碳二羧酸,发酵6天,产酸量高达170-180g/L,后处理总收率达到80%,纯度达到96%左右。

    实例一

    (1)、取一接种环NP-6-126菌种,涂布在15×180大试管麦芽汁固体斜面上,30℃培养两天。

    (2)、取上述菌种一支,接入装有25ml烷烃种子培养基的250ml三角瓶中于30℃在220转/分的旋转摇床上培养48小时。烷烃种子培养基中KH2PO48g/l,酵母膏5g/l,玉米浆3g/l,蔗糖5g/l,尿素3g/l,重蜡50ml/l,自来水配制,pH5.0。

    (3)、在装有15ml发酵培养基的500ml三角瓶中,接入3.5ml上述种子液,在200转/分旋转摇床上发酵4天,每24小时用NaOH调一次pH至7.5-8.0。发酵培养基含KH2PO48g/l,酵母膏2g/l,玉米浆1g/l,氯化钠1.5g/l,尿素1g/l,正十五烷200ml/l,泡敌500ppm,KNO36g/l,自来水配制,pH7.5,在110℃下灭菌30分钟。发酵结束后,用HCl调pH至3,用100ml乙醚提取,除去乙醚,得白色结晶,用标准NaOH溶液滴定,计算二羧酸含量。结果DC11产量为53.6g/l,经气相色谱分析,DC11纯度为98.11%。

    实例2

    按照实例1的方法,只是正烷烃用nC15,结果DC15的产量为73.5g/l,纯度为96.31%。

    实例3

    按照实例1的方法,只是正烷烃用nC17,结果DC17的产量为53.9g/l,纯度为98.2%。

    实例4

    种子培养基和培养方法同实例1,发酵培养基为KH2PO48g/l,NaCl lg/L,酵母膏2g/l,玉米浆1g/L,KNO39g/l,二甲基亚砜6ml/l,泡敌600ppm,尿素1.2g/L,正十五烷200ml/l,自来水配制,pH7.5。把1.5L培养两天,镜检无杂菌的NP-6-126菌株种液接入装有8L发酵培养基,经121℃灭菌30分钟的16L自动控制罐中,在29℃,800转/分,罐压1Kg/cm2,通气量1∶1,24小时后pH控制在7.5,发酵165小时,DC15的产量达到130.1g/L。

    实例5

    种子培养基和培养方法同实例一,发酵培养基同实例二。把培养两天,经镜检无杂菌的400L,NP-6-126种液接入装有1500L发酵培养基,经121℃灭菌40分钟的2500L发酵罐中,29℃,200转/分,罐压0.8Kg/cm2,通气量1∶0.8,开始时,正十五烷300L,24小时后,每隔8-6小时,用NaOH溶液调一次pH至7.5,从第三天开始,每天补加正十五烷120L,共3次,发酵6天(144小时),发酵清液中十五碳二羧酸含量为178g/L。发酵结束后,加入一倍体积自来水,加热至90℃,加碱调pH至10,冷却降温至50℃后,放入分层罐中静量分层一天,放出上层残油,共60L,下层菌层通过压滤、除去菌体,滤清液与中层清液合并,加入0.7%活性炭,90℃脱色15分钟,压滤除去活性炭,脱色滤清液打入酸化罐中,加水至DC15浓度为4%,加热至70℃,加入浓HCl酸化至pH4,冷却降温至30℃左右,板框压滤,空气吹干,固形物在60℃烘干,得白色DC15229Kg,后处理总收率85.76%,纯度为96.5%。

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本发明公开了一种利用微生物发酵生产长链,W-二羧酸的方法,特别是高产十五碳二羧酸(DC15)的方法。它包括用能够在以C11C17各种正烷烃或混合正烷烃为基质的培养基中形成和积累与基质链长相同的单一长链二羧酸或混合长链二羧酸,特别是在以正十五烷(nC15)为基质的培养基中形成和积累DC15的热带假丝酵母(Candida tropicalis)NP-6-126进行发酵,然后从发酵液中回收所形成的二。

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