[發(fā)明專利]一種用于合成丙烯酰胺含有光敏性腈水合酶菌株的催化劑及其應(yīng)用

無效

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• 申請日: 2011-10-10
• 公開（公告）號(hào): CN102329757A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫安順
• 申請（專利權(quán)）人: 孫安順
• 主分類號(hào): C12N1/20
• 分類號(hào): C12N1/20;C12P13/02;C12R1/40
• 代理公司: 大慶禹奧專利事務(wù)所 23208
• 代理人: 朱士文;楊曉梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)微生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于合成丙烯酰胺含有光敏性腈水合酶菌株的催化劑及其應(yīng)用。?

背景技術(shù)

丙烯酰胺是一種用途廣泛的有機(jī)化工原料，以它為單體合成的產(chǎn)品不下百種，其中以聚丙烯酰胺用途最廣。聚丙烯酰胺的主要用途是用于油田調(diào)整吸水剖面和“三次采油”中，近年來，為適應(yīng)我國原油“三次采油”對超高分子量聚丙烯酰胺(相對分子質(zhì)量≥2000萬)的需求，丙烯酰胺的生產(chǎn)將有較大的發(fā)展。?

丙烯酰胺是以丙烯腈為原料水合而成，從20世紀(jì)50年代至今，生產(chǎn)工藝先后經(jīng)歷了硫酸水合、銅系催化的化學(xué)水合及微生物腈水合酶生物轉(zhuǎn)化3個(gè)發(fā)展階段。1973年，法國研究者Galzy及其研究組發(fā)現(xiàn)了一種能催化丙烯腈水合停留在丙烯酰胺的微生物BrevbacteriumR312，從而開始了用微生物成產(chǎn)丙烯酰胺的研究。1985年，日本日東公司建成了世界上第一個(gè)微生物法生產(chǎn)丙烯酰胺的工業(yè)性裝置。上海農(nóng)藥所也在1986年從泰山的土壤中找到了一株產(chǎn)腈水合酶的菌株，并開始了微生物法生產(chǎn)丙烯酰胺的研究。與銅系催化法相比，微生物法有許多優(yōu)點(diǎn)：酶催化反應(yīng)在常溫、常壓下進(jìn)行，提高了生產(chǎn)安全性；丙烯腈的轉(zhuǎn)化率接近100％，不需回收未反應(yīng)原料；由于省去了銅分離工段，產(chǎn)品中不含銅離子，產(chǎn)品純度高，特別適合生產(chǎn)超高分子量的聚丙烯酰胺；工藝過程簡單，設(shè)備投資少，生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益高。微生物法催化生產(chǎn)丙烯酰胺是石油化工骨干產(chǎn)品利用酶催化技術(shù)成功的第一范例，具有劃時(shí)代的意義。腈水合酶是一種可以把腈化合物的腈基進(jìn)行水合后轉(zhuǎn)變?yōu)轷０坊圃鞂?yīng)的酰胺化合物的微生物的酶，腈水合酶作為催化劑催化丙烯腈水合成丙烯酰胺的方法正成為主流。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于合成丙烯酰胺含有光敏性腈水合酶菌株的催化劑及其應(yīng)用，本發(fā)明的光敏性腈水合酶惡臭假單胞菌菌種，經(jīng)傳統(tǒng)發(fā)酵、水合催化合成丙烯酰胺，利用本發(fā)明菌株合成的丙烯酰胺水合產(chǎn)物濃度高，減少了濃縮的負(fù)擔(dān)，且副產(chǎn)物少，產(chǎn)品純度高，適合工業(yè)化生產(chǎn)丙烯酰胺。?

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：該用于合成丙烯酰胺含有光敏性腈水合酶菌株的催化劑：?

菌體發(fā)酵培養(yǎng)：將惡臭假單胞菌(Pseudomonas?putida)菌體接種于固體培養(yǎng)基，活化后挑取菌苔在搖床中發(fā)酵制備腈水合酶，搖床轉(zhuǎn)速100～200r·min^-1，溫度為25～40℃，每6小時(shí)用4mol·L^-1的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值，使之維持在6.5～7.5之間，培養(yǎng)50～100h后得到具有腈水合酶活力的發(fā)酵液，且發(fā)酵液的總酶活達(dá)800～1200萬單位/毫升發(fā)酵液；?

催化劑懸浮液：將發(fā)酵液在分離因素≥4000離心分離，去上清液，將細(xì)胞懸浮于去離子水或20mM、pH為7.0～8.0的磷酸鉀緩沖溶液中，配成細(xì)胞濃度為5％(wt)的催化劑懸浮液。?

上述方案中所用的固體培養(yǎng)基配方為：甘油0.2～2％、酵母浸膏0.5～1.5％、瓊脂0.2～2％、尿素0.1～1％、K₂HPO₄?0.1～0.5％、KH₂PO₄0.1～0.5％、NaCl?0.1～1％及MgSO₄?0.005～0.02％，脫鹽水10～15％，余量為淀粉；發(fā)酵培養(yǎng)基配方為：甘油0.2～2％，酵母浸膏0.5～1.5％，谷氨酸0.2～2％，尿素0.2～2％，K₂HPO₄?0.1～0.5％，KH₂PO₄?0.1～0.5％，MgSO₄?0.005～0.02％，F(xiàn)e³⁺?0.001～0.01％，pH值6.5～7.5，余量為脫鹽水；上述百分比為質(zhì)量百分比。?

含有光敏性腈水合酶菌株的催化劑的應(yīng)用：包括如下步驟：向催化劑懸浮液中緩慢加入丙烯腈，在光照、常壓，溫度為25℃，200r·min^-1的攪拌速度下進(jìn)行酶催化水合反應(yīng)，丙烯腈的添加量占反應(yīng)體系的20％(wt)，經(jīng)過10h的反應(yīng)，獲得丙烯酰胺溶液；催化劑懸浮液與丙烯腈反應(yīng)液質(zhì)量比為1∶100～1∶200之間。?

上述發(fā)酵過程中添加的Fe³⁺為FeCl₃、Fe₂(SO₄)₃、Fe(NO)₃中的任意一種；丙烯腈反應(yīng)液丙烯腈和水。?

上述所述光照條件為日光燈照射發(fā)酵罐。?