[发明专利]再育镰刀菌ZJB-09150及在生物合成烟酸中的应用

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一株产腈水解酶菌株--再育镰刀菌（Fusarium proliferatum）ZJB-09150，及其在烟酸合成中的应用。 

（二）背景技术

烟酸（Nicotinic Acid），又称为3-吡啶甲酸（3-picoline acid），即维生素B3，是结构最简单，理化性质最稳定的一种维生素。烟酸为白色结晶或结晶性粉末，无臭或有微臭，水溶液呈酸性反应，熔点234～237℃。易溶于沸水和沸乙醇，溶于苛性碱、碳酸钠，不溶于乙醚和酯类。烟酸在医药、食品和饲料及化学工业中有着广泛的应用前途。烟酸在机体组织中的氧化还原过程中发挥重要作用，具有促进细胞新陈代谢和扩张血管的功能，能促进人体和动物的生长发育。烟酸作为药品可防治皮肤病和类似的维生素缺乏症，具有扩张血管的作用，用于医治末梢神经痉挛，动脉硬化等病症。烟酸还具有生理和化学活性的精细中间体、医药中间体，用它可以开发一系列高附加值的产品，如烟酸铬、烟酸肌醇酯、VE烟酸酯、2-氯烟酸等。因此对烟酸的研究具有重要的实际应用价值。 

烟酸最初是通过尼古丁氧化制得的。目前合成多以烷基吡啶，如3-甲基吡啶、2-甲基-5-乙基吡啶、甲基戊二氰、6-羟基喹啉、萘和吡啶-3-甲醛等为原料。从合成方法看，可分为试剂氧化法、氨氧化法、气相氧化法、液相氧化法、电解氧化法、生物氧化法和光化学氧化法等。 

（1）试剂氧化法：试剂氧化法是发展最早的制备烟酸的方法之一，使用的氧化剂有KMnO₄、HNO₃或NO₂、浓H₂SO₄或SO₃、H₂SO₄和HNO₃、O₃或H₂O₂等，其中以HNO₃作为氧化剂最为普遍。3-甲基吡啶、2-甲基-5-乙基吡啶、喹啉、6-羟基喹啉、萘和植物中的尼古丁或盐碱的衍生物均 可在上述氧化剂作用下生成烟碱，总收率为67-86%。 

（2）氧气氧化法：日产化学工业株式会社以钴、锰及铈等金属的醋酸盐与溴的氢化物为催化剂，以纯氧或氧与其它惰性气体的混合物为氧化剂，在无溶剂的液相中氧化3-甲基吡啶得到烟酸，多次循环由3-甲基吡啶制得烟酸的转化率可达80%左右。 

（3）氨氧化法：氨氧化法主要是以3-甲基吡啶或2-甲基-5-乙基吡啶为原料，用空气、氯气和水蒸气混合气体高温催化氧化，得到吡啶腈，然后在氨气和氢氧化钠的水溶液中水解得烟酸。氨氧化的催化剂有Mo，V，Fe，Ti，Zr等的磷酸盐V₂O₅/TiO₂、Sb-V-Ti氧化物、VaTibZrcOx、V₂O₅/AlF₃、Sb-V-SAPO-5等。氨氧化法原料价廉易得，可连续大规模生产。在常压或低压下反应，产率较高，纯度也较高，生产安全可靠，是工业上制备烟酸广泛采用的方法。其缺点是从原料烷基吡啶出发到制得产品至少需要两步以上的化学反应，且反应温度较高、催化剂制备有一定困难，不但加大了设备投资，而且增加了成本。 

（4）空气氧化法：以空气或富氧空气做氧化剂，高温催化氧化3-甲基吡啶制得烟酸。所用的催化剂多数是五氧化二钒与铬、锡、铅、钛、铝、锆等氧化物的组合物或含氧酸化合物，如改性的V₂O₅，V₂O₅/ZrO ₂，V₂O₅/SnO₂，V₂O₅/TiO₂，还有用Cr1-xAlxVO₄和CrV1-xPxO₄等作催化剂的情况。由于催化剂不同．反应温度不同，一般烟酸的收率在61%～86.8%之间。 

以上方法具有氧化剂价格昂贵，过程复杂，产物难分离，污染高及对生产设备要求也高等缺点。近年来生物技术领域的突破性进展，使生物催化在化学合成中日趋重要。利用腈转化酶生物催化生产酰胺、羧酸及其衍生物是一种非常有效的生产方法，可以极大地降低能耗、节省原料、减少污染，将生物技术应用于腈化合物的转化合成，已经引起人们的高度重视 和关注。这一切给生物法生产烟酸的发展带来了机遇。 

（三）发明内容