微生物转化法生产香草醛的中试研究

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朱红密孔菌生产香草醛的原料香草酸的来源可以由黑曲霉(Aspergillus niger SW33)转化天然底物阿魏酸得到。前期对生产阿魏酸的天然原料进行了筛选,米糠为较好的提取原料。根据米糠对几种水解方法的试验结果进行对比,发现碱法和酶法较好,因此对碱法和酶法进行了初步试探性研究。 从实验室保藏的菌种中筛选到一株可转化香草酸生成香草醛的菌株:朱红密孔菌(Pycnoporus cinnabarinus SW0203)。经60Co诱变选育到SW3,其转化香草酸生产香草醛的最高浓度达到0.660g/L,比诱变前0.506g/L提高了18%。并对其转化条件进行优化,筛选了能显著解除产物抑制,提高转化率的吸附树脂HZ802,得出较佳的转化条件,即在菌体生长48h时加入2g/L底物香草酸,控制温度35℃,转化12h后加入10%(W/V)的HZ802树脂,在转化约48h时香草醛最大产量达到1.286g/L,摩尔转化率为71.1%,产物浓度和转化率提高了66.6%。 在25L发酵罐上进行了放大研究,确定了发酵罐中朱红密孔菌培养与转化的主要参数:发酵培养阶段温度为30℃,转速为100r/min,发酵培养时通气量为1vvm,培养48h后加入2g/L香草酸,进入转化阶段,并将温度升到35℃,通气量降为0.3vvm,在香草酸加入12h后再加入10%树脂,转化最高产物浓度可以达到1.446g/L,摩尔转化率为79.9%,比摇瓶中的产量提高了12%左右。 同时,对产品香草醛的提取进行研究,建立了用微生物转化法生产香草醛产品的提取工艺路线,即乙酸乙酯提取—正己烷结晶—水重结晶的方法。并对25L发酵罐转化液中的香草醛进行了提取,得到8.38g纯度为98.7%的香草醛成品,在不考虑母液中香草醛的回收的情况下,成品收率49.3%,成品的质量介于化学合成香草醛和天然香草醛之间。对微生物转化生产香草醛的成本进行了估算,由香草酸开始计算每kg香草醛成本大约为200美元。
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