[發明專利]一種微生物全細胞合成(R)-1,3-丁二醇的方法

在審

• 申請號: 202010029884.9
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111100799A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 聶堯;徐巖;祖晗
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C12N1/16
• 分類號: C12N1/16;C12P7/18;C12R1/84
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 仇鈺瑩

本發明公開了一種微生物全細胞合成(R)?1,3?丁二醇的方法，屬于生物催化不對稱轉化技術領域。本發明通過篩選獲得一株高選擇性全細胞合成(R)?1,3?丁二醇的微生物，即庫德里阿茲威畢赤酵母CCTCC M 2019329，并以其全細胞作為催化劑，以4?羥基?2?丁酮作為底物，采用單因素優化后得到的反應pH、溫度、轉速、輔助底物，(R)?1,3?丁二醇的產率達80％以上，光學純度達99％以上，產物濃度達到100g/L以上。

技術領域

本發明涉及一種微生物全細胞合成(R)-1,3-丁二醇的方法，屬于生物催化不對稱轉化技術領域。

背景技術

(R)-1,3-丁二醇((R)-1,3-BDO)的化學結構為：

(R)-1,3-BDO是一種非天然活性醇，是一種重要的藥物中間體。在工業生產中，通常作為中間體用于信息素和殺蟲劑的合成，尤其是在制備氮雜環丁二酮衍生物方面。氮雜環丁二酮衍生物是合成青霉烯類和碳青霉烯類抗生素的起始原料，而青霉烯類抗生素是重要的β-內酰胺抗生素，其具有強殺菌活性、低毒性、臨床適應癥廣泛和效力優良的優點。隨著全球市場對青霉烯類和碳青霉烯類抗生素的需求擴大，對(R)-1,3-BDO的需求也急劇增加。

目前，(R)-1,3-BDO可以通過化學合成法和生物轉化法合成。在化學合成過程中，存在較多的環境污染，不利于大規模的生產。而生物轉化法合成(R)-1,3-BDO可以克服環境污染的問題，且生物法制備手性醇具有高效、專一、立體選擇性好、反應條件溫和等優點，已經成為制備手性醇的重要手段。目前已出現了一些生物轉化法合成(R)-1,3-BDO的報道，如atsuyama等人分別利用K.lactis IFO 1267以及C.utilis IAM 4277在10L發酵罐規模實現了對底物4-羥基-2-丁酮(4H2B)的催化轉化，產物的光學純度達到93％和94％，產物的光學純度未達到99％，需要經過復雜的分離提純才可作為醫藥類的中間體原料；Zheng和Rao等人分別利用C.krusei ZJB-09162和P.jadinii HBY61催化轉化4H2B，產物的光學純度達到99％，但是底物濃度只能達到45g/L，產率為83.9％和85.1％；Yamamoto等人以外消旋體(R,S)-1,3-BDO為底物，使用表達(S)-1,3-BDO的特異性仲醇脫氫酶的全重組大腸桿菌細胞通過對映選擇性氧化制備(R)-1,3-BDO，光學純度為95％，但產率僅為43％；以葡萄糖作為催化底物，通過基因工程的方式構建重組菌，對重組菌株進行代謝調控合成(R)-1,3-BDO，Kataoka等人利用此途徑催化轉化葡萄糖，產物濃度僅能達到9.05g/L，遠遠不能滿足工業化的要求。目前，(R)-1,3-BDO合成方面，生化轉化的效率和催化系統的規模仍然是有限的。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的第一個目的是提供一株庫德里阿茲威畢赤酵母(Pichia kudriavzevii)QC-1，已于2019年5月7日保藏于中國典型培養物保藏中心，保藏編號為CCTCC NO：M 2019329。

本發明的第二個目的是提供含上述庫德里阿茲威畢赤酵母的微生物制劑。

本發明的第三個目的是提供一種合成(R)-1,3-丁二醇的方法，是以上述庫德里阿茲威畢赤酵母的全細胞作為催化劑，以4H2B作為底物，合成(R)-1,3-丁二醇。

在本發明的一種實施方式中，所述催化劑是取上述庫德里阿茲威畢赤酵母單菌落接種至YPD液體培養基中，28～32℃，200～220rpm培養16～18h，并以1～5％(V/V)的接種量轉接至新的YPD培養基中，28～32℃，200～220rpm培養40～60h，離心得到的濕菌體。

在本發明的一種實施方式中，催化劑添加量為2～10g/g底物。

在本發明的一種實施方式中，底物濃度為15～25g/L，催化劑終濃度為80～120g/L。