洋蔥布克氏菌(Burkholderia cepacia)全細(xì)胞不對稱拆分dl-薄荷醇研究.pdf

1、薄荷醇是世界三大香料之一，是一種重要的手性中間體，廣泛應(yīng)用在化妝品、食品、香料等工業(yè)中。使用生物催化劑催化合成化學(xué)品的工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)被視為一種環(huán)保的合成方法。全細(xì)胞生物拆分dl-薄荷醇與化學(xué)法合成薄荷醇相比具有反應(yīng)條件溫和、環(huán)保、高效等優(yōu)點(diǎn)，必將擁有廣闊的前景，是一種理想的拆分薄荷醇工業(yè)化生產(chǎn)方式。本文以洋蔥布克氏菌(Burkholderia cepacia ATCC25416)全細(xì)胞不對稱拆分dl-乙酸薄荷酯為研究對象，對在7L發(fā)酵罐上

2、的發(fā)酵和轉(zhuǎn)化、產(chǎn)物對反應(yīng)的抑制的解除、生物催化劑穩(wěn)定性、產(chǎn)物的分離提取進(jìn)行研究，旨在為生物法生產(chǎn)l-薄荷醇的工業(yè)化放大奠定一定的基礎(chǔ)。具體內(nèi)容包括:
　　 對7L罐中發(fā)酵產(chǎn)酶體系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，由于體系的放大，菌體環(huán)境的改變，對依賴的發(fā)酵條件產(chǎn)生了變化。通過對7L罐發(fā)酵條件的優(yōu)化與選擇，解決了罐發(fā)酵過程中嚴(yán)重產(chǎn)泡而造成的逃液現(xiàn)象，并且有效地提高了菌體量以及酶活。最終確定7L罐上發(fā)酵條件為葡萄糖40 g/L，牛肉膏10 g/

3、L，蛋白胨10 g/L，NaNO320 g/L，K2HPO44 g/L，MgSO4·7H2O0.2 g/L，CaCl20.1 g/L；控制體系pH7.5；攪拌速率控制在400 r/min；通氣量為6 L/min；培養(yǎng)發(fā)酵時(shí)間48 h。在此條件下進(jìn)行的7L罐發(fā)酵產(chǎn)酶，酶活從200U/L提高到298 U/L，為搖瓶水平酶活的149%；菌體量由搖瓶水平的4.7 g/L提高到了9.8 g/L，提高了將近100%。
　　 對利用原位吸附來

4、減弱產(chǎn)物抑制從而提高底物濃度進(jìn)行了研究。結(jié)果表明反應(yīng)體系中添加樹脂H2-845可以有效地吸附水解反應(yīng)過程中產(chǎn)生的薄荷醇，極大的減弱了產(chǎn)物對反應(yīng)的抑制作用。建立了樹脂添加量隨底物濃度變化的關(guān)系式，通過公式添加樹脂將溶液中產(chǎn)物總濃度控制在最適水平。通過對原位吸附反應(yīng)體系進(jìn)行了優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)高底物濃度反應(yīng)。最后在60 g/Ld/-乙酸薄荷酯濃度轉(zhuǎn)化反應(yīng)體系反應(yīng)2h后添加0.34 g樹脂，反應(yīng)24 h，產(chǎn)物l-薄荷醇的e.e.值和產(chǎn)率達(dá)到98%

5、和45%，比優(yōu)化前反應(yīng)的dl-乙酸薄荷酯濃度提高了500%。
　　 對稱拆分dl-乙酸薄荷酯產(chǎn)l-薄荷醇反應(yīng)體系的條件進(jìn)行了考察研究。確定了最適合的反應(yīng)條件，在密閉的條件下，控制轉(zhuǎn)化體系pH7.0，底物濃度為60 g/L，細(xì)胞濃度為160 g/L，溫度30℃，攪拌速率為250 r/min，轉(zhuǎn)化反應(yīng)時(shí)間為24 h。在此條件下，轉(zhuǎn)化率達(dá)46%，產(chǎn)物e.e.值為98.6%，達(dá)到了原先1 mL反應(yīng)體系的反應(yīng)水平。
　　 對產(chǎn)物l