[發明專利]微生物高效催化5-羥甲基糠醛生產2,5-呋喃二甲醇的方法

有效

• 申請號: 201910333029.4
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN110066837B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 張建安;吳晶;程可可;劉宏娟;周玉杰
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C12P17/04
• 分類號: C12P17/04;C12R1/01
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙天月

本發明提出了生產2,5?呋喃二甲醇的方法，所述方法包括：利用陰溝腸桿菌對5?羥甲基糠醛進行生物催化處理，以便獲得2,5?呋喃二甲醇。以陰溝腸桿菌作為生物催化劑，催化5?羥甲基糠醛轉化為2,5?呋喃二甲醇，具有催化效率高、轉化率高、產物選擇性高、反應條件溫和且環境友好等優點，具有廣泛地應用前景。

技術領域

本發明涉及生物領域。具體地，本發明涉及生產2,5-呋喃二甲醇的方法。

背景技術

5-羥甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural，HMF)是一種重要的生物基平臺化合物，其分子中含有一個呋喃環，一個醛基和一個羥甲基，其化學性質比較活潑，可以制備多種衍生物。HMF經過選擇性還原可以制備2,5-呋喃二甲醇(furan-2,5-diyldimethanol)，2,5-呋喃二甲醇是重要的藥物中間體，廣泛應用于各種生物可降解材料的制備，具有重要的應用價值。

目前，主要采用化學法，利用金屬催化劑將5-羥甲基糠醛選擇性還原制備2,5-呋喃二甲醇。但是，存在反應條件苛刻、催化劑成本高、催化效率低等缺點。

近年來，生物催化法作為一種綠色的方法引起了廣泛地重視，其反應條件溫和，操作簡單，產物選擇性高。但是，由于5-羥甲基糠醛是一種微生物抑制物，會抑制微生物的生長和發酵。因此，可以在5-羥甲基糠醛體系中生長并將其轉化為2,5-呋喃二甲醇的微生物較少，針對利用5-羥甲基糠醛制備2,5-呋喃二甲醇的研究也很少。

由此，開發微生物高效催化5-羥甲基糠醛制備2，5-呋喃二甲醇的方法尤為重要。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決現有技術中存在的技術問題至少之一。

為此，本發明提出了一種生產2,5-呋喃二甲醇的方法。根據本發明的實施例，所述方法包括：利用陰溝腸桿菌對5-羥甲基糠醛進行生物催化處理，以便獲得2,5-呋喃二甲醇。

5-羥甲基糠醛通常對微生物具有一定的抑制作用，并非所有的微生物均可以在5-羥甲基糠醛體系下存活。即便是微生物具有5-羥甲基糠醛耐受性，可以將其催化轉化為2,5-呋喃二甲醇，但是，會存在著轉化率低、產物選擇性低、反應時間長等缺點。發明人發現，相比于其他微生物，以陰溝腸桿菌作為生物催化劑，催化5-羥甲基糠醛轉化為2,5-呋喃二甲醇，具有催化效率高、轉化率高、產物選擇性高、反應條件溫和、用時短且環境友好等優點，具有廣泛地應用前景。

根據本發明的實施例，所述生產2,5-呋喃二甲醇的方法還可以具有下列附加技術特征：

根據本發明的實施例，所述陰溝腸桿菌于2019年02月26日保藏于中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心，保藏編號為CGMCC NO.17265，分類命名為陰溝腸桿菌Enterobacter cloacae，地址為北京市朝陽區北辰西路1號院3號中國科學院微生物研究所，郵政編碼為100101。發明人發現，該陰溝腸桿菌M22對5-羥甲基糠醛具有較好的耐受性，以其作為生物催化劑，可以進一步提高轉化率和產物選擇性，反應時間短，生產效率高。

根據本發明的實施例，利用所述陰溝腸桿菌對含有5-羥甲基糠醛的培養基進行發酵培養。由此，在發酵過程中，陰溝腸桿菌可以將5-羥甲基糠醛轉化為2,5-呋喃二甲醇，轉化率和產物選擇性較高。

根據本發明的實施例，所述培養基中5-羥甲基糠醛的含量為5～10g/L。在此條件下，陰溝腸桿菌可以生長，并有效地將5-羥甲基糠醛轉化為2,5-呋喃二甲醇。若5-羥甲基糠醛的含量過高，陰溝腸桿菌幾乎完全被抑制，停止生長。

根據本發明的實施例，所述生物催化處理包括：將所述陰溝腸桿菌接種于培養基中，進行預培養，以便獲得預培養液；以及向所述預培養液中加入5-羥甲基糠醛，繼續進行培養，以便獲得2,5-呋喃二甲醇。