[发明专利]一株睾丸酮丛毛单胞菌及其在5-羟甲基糠酸合成中的应用

说明书

本发明公开了一株睾丸酮丛毛单胞菌及其在5‑羟甲基糠酸合成中的应用，该菌为睾丸酮丛毛单胞菌(Comamonas testosteroni)SC1588，于2016年10月13日，保藏于中国典型培养物保藏中心，简称CCTCC，保藏号：CCTCC NO：M 2016562。所述睾丸酮丛毛单胞菌在5‑羟甲基糠酸合成中的应用。本发明利用的生物催化剂睾丸酮丛毛单胞菌SC1588对HMF具有高耐受性，能够催化高浓度底物(160mM)选择性氧化合成目标产物，产率达98％。本发明不仅底物浓度更高、反应效率更优异，而且选择性也更好。

技术领域

本发明属于生物催化及化学工程领域，具体涉及一株睾丸酮丛毛单胞菌及其在催化5-羟甲基糠醛选择性氧化合成5-羟甲基糠酸中的应用。

背景技术

近年来由于化石资源的日益匮乏及环境污染的加剧，以可再生的生物质为原料生产生物基能源和平台化合物受到了人们的广泛关注。5-羟甲基糠醛(5-hydroxymethylfurfural,HMF)被美国能源部列为“Top 10+4”平台化合物(Green Chem.,2010,12,539)，该生物基平台化合物可以通过碳水化合物脱水制备得到。HMF分子有多个活性基团如羟基、醛基及碳碳双键，易转化为各种有用的中间体。例如，HMF经选择性氧化可分别转化为2,5-二甲酰基呋喃(DFF)、5-羟甲基糠酸(5-hydroxymethyl-2-furancarboxylicacid,HMFCA)、5-甲酰基糠酸(FFCA)及2,5-呋喃二甲酸(FDCA)，结构如图1所示。这些氧化衍生物都是重要合成砌块，在能源、医药、高分子等领域具有重要的应用价值(Green Chem.,2015,17,3718)。例如，HMFCA既可用于生产各种生物基聚酯材料(Makromol.Chem.,1984,185,2347)，又是合成一种白细胞介素抑制剂的原料(J.Am.Chem.Soc.,2003,125,3714)。并且，研究发现HMFCA具有抗肿瘤活性(Agric.Biol.Chem.,1981,45,2149)。

当前，HMFCA主要通过化学法制备。Kang及Subbiah等以HMF为底物，通过Cannizzaro反应制备得到HMFCA及2,5-二羟甲基呋喃，但该方法的最大缺点在于除了有氧化产物HMFCA生成外，还有等摩尔的还原产物2,5-二羟甲基呋喃形成，导致理论选择性仅为50％(J.Ind.Eng.Chem.,2012,18,174；GreenChem.,2013,15,2849)。惰性载体担载的贵金属如铂、金等是合成HMFCA的常见催化剂(J.Mol.Catal.A:Chem.,2014,388-389,123；Catal.Today,2011,160,55；ChemSusChem,2009,2,1138)。Zhang等报道二氧化钼乙酰丙酮酸盐能高效催化HMF氧化合成HMFCA，3h后目标产物产率为87％(Green Chem.,2014,16,2762)。