[发明专利]一种含低烟酸副产物的烟酰胺合成催化工艺

说明书

本发明公开了一种含低烟酸副产物的烟酰胺合成催化工艺，包括制备发酵培养基、在培养基中测定3‑氰基吡啶水合酶活力、测定培养基中的生物量、烟酰胺的生物催化反应，以及催化反应后的菌种的保存，通过对固定化细胞生物转化生产烟酰胺的研究，固定化细胞重复利用次数从3次提高到6‑7次，转化率达99.6％，而且，通过对烟酰胺的提取工艺的改进，使其结晶收率达88.6％，总提取收率88.5％，本发明以3‑氰基吡啶为底物，马红球菌为催化菌种，得到具有生产工艺简单，催化过程稳定易控制的微生物法合成烟酰胺方法，解决了传统生物法间歇生产工艺，操作条件复杂不易控制的问题。

技术领域

本发明涉及生物化工技术领域，具体为一种含低烟酸副产物的烟酰胺合成催化工艺。

背景技术

烟酰胺是一种水溶性的维生素B3的衍生物，在生物氧化呼吸链中起着传递氢原子的作用，可以促进生物氧化和组织的新陈代谢，对维持皮肤、消化道和神经系统的完整性具有重要作用。此外，烟酰胺可作为饲料中的添加剂、医药中间体和在食品中作为营养强化剂来预防糙皮病和心血管疾病，当今社会十分重要的一种食品添加剂。

目前，烟酰胺合成工艺主要分为三步：1)环化将链式有机物分子环化成一个含有甲基的吡啶环；2)甲基氧化将含有甲基的吡啶环上的甲基氧化为氰基，得氰基吡啶；3)将3-氰基吡啶上的氰基水解为酰胺基，其中第三步3-氰基吡啶水解主要有化学法和微生化法，此外3-氰基吡啶也有用氨水在加压的条件下进行水解也能得到烟酰胺。但传统的化学法高温高压，能耗较大，且在分离提取的时候需要溶剂类的萃取剂介入，在后续的分离过程有溶剂残留的影响。

生物法是用氰基吡啶在菌种的存在下，进行反应得到烟酰胺，微生物法虽然产品纯度高，但为间歇生产工艺且操作条件复杂不易控制，从而影响反应和产品质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含低烟酸副产物的烟酰胺合成催化工艺，以3-氰基吡啶为底物，马红球菌为催化菌种，得到具有生产工艺简单，催化过程稳定易控制的微生物法合成烟酰胺方法，以解决上述背景技术中提出的传统生物法间歇生产工艺，操作条件复杂不易控制的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种含低烟酸副产物的烟酰胺合成催化工艺，包括以下步骤：

S1：制备发酵培养基：包括以下含量的原料配比：葡萄糖3g/l，酵母膏1g/l，MgSO₄0.05g/l，尿素0.1g/l，KH₂PO₄0.05g/l，K₂HPO₄0.05g/l，添加物L-半胱氨酸4g/L，L-谷氨酸3g/L，苯丙氨酸3g/L，VBr-HC10.5g/L，烟酸0.5g/L，肌醇1g/L；

S2：在培养基中测定3-氰基吡啶水合酶活力:定量吸取培养液离心，取细胞并悬浮于2.5mol/L的磷酸缓冲液中，加入2.5ml、0.4mol/L的3-氰基吡啶，混匀，于25℃振荡反应20分钟，以0.1ml、3mo1/LHCl终止反应，离心后用HPLC法测定反应清液中烟酰胺的生成量；

S3：测定培养基中的生物量：在721分光光度计460nm处、1.0cm光径测定稀释20倍的细胞培养液的生物量，再以同样稀释度的培养基为对照，并校正为干细胞重；

S4：烟酰胺的生物催化：将筛选、优化后的马红球菌接入发酵罐进行发酵培养，得到含3-氰基吡啶水合酶的发酵液，并将发酵液在一定的低温下离心得细胞体，再将细胞体用蒸馏水配成一定浓度的悬浮液，在一定的温度下，分批加入底物烟腈，分批催化转化，并用HPLC测烟腈、烟酰胺的含量，当底物烟腈浓度低于0.1％时终止酶催化转化，转化液经高速离心去掉细胞体，得含烟酰胺溶液，再在一定温度下加入一定量的活性碳脱色，过滤，再浓缩后得含烟酰胺的浓缩液，再在一定的低温下冷却结晶得湿烟酰胺。

更进一步地，S2中磷酸缓冲液的pH＝7.5。