发酵法生产长链二元酸研究进展

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1、《生物工程进展》2002,Vol.22,No.2发酵法生产长链二元酸研究进展徐成勇　诸葛健(江南大学生物工程学院　无锡　214036)摘要　发酵法生产长链二元酸相对于化工法而言有着无可比拟的优势。本文综述了发酵法生产长链二元酸的微生物源、产酸机理、产酸条件和产物分离技术等方面的研究进展,并简要介绍了其工业应用前景。关键词　热带假丝酵母　烷烃　长链二元酸　发酵　氧化　　长链二元酸(Longchaindicarboxylicacids)是指能利用石油烃类的细菌、霉菌和放线菌的种类碳链中含有10个以上碳原子的脂肪族二羧酸(简称很多。Kester和Foster[1,2

2、]首先观察到棒状杆菌能将[1,2]首先观察到棒状杆菌能将DCn),包括饱和及不饱和二羧酸,是一类有着重要正烷烃分子的两末端氧化成饱和二元脂肪酸。以后和广泛工业用途的精细化工产品,是化学工业中合在假单胞杆菌、葡萄孢菌等许多微生物中也观察到ω2氧化反应的存在,但是一般生成二元酸的量很低,成高级香料、高性能尼龙工程塑料、高档尼龙热熔胶、高温电介质、高级油漆和涂料、高级润滑油、耐寒而且大都只积聚短碳链二元酸。已报道的利用脂肪族正烷烃生长的酵母菌的属 性增塑剂、树脂、医药和农药等的重要原料。长链二元酸在自然界中不单独存在,而且大多有:假丝酵母属、隐球酵母属、内孢霉属、汉

3、逊氏酵母属、毕赤氏酵母属、红酵母属、球拟酵母属、丝孢酵母 数饱和长链二元酸在化学工业中难以合成生产。美属、酵母属、酒香酵母属、掷孢酵母属、白地霉、拟内 国、德国、俄国和日本等国家都曾对长链二元酸的化学合成和利用进行过长期的开发和研究,但到目前孢霉属、娄德酵母属等等。其中,假丝酵母属(can2dida)的酵母菌是正烷烃发酵生产二元酸的高产微 为止,能用化学方法合成的最长饱和碳链二元酸是十三碳二元酸,只有十二碳二元酸(DC12)可用化学法工业生产,但反应过程中需要高温高压催化剂,生产上需要防火防毒防爆装置,而且工艺复杂,产品纯生物。112　产长链二元酸假丝酵母菌的

4、选育1972年Uchio和Shiio[3]成功地应用阴沟假丝酵[3]成功地应用阴沟假丝酵母菌(Candidacloucae)310变种MR-12,在含有15% 度不高,收率低,成本高,污染严重;而不饱和长链二十六碳烷、114%醋酸及其他原料的培养基中发酵及 元酸则在化学工业中无法合成。另外,采用碱热解休止菌体转化,十四碳二元酸的发酵产量最高达 蓖麻醇酸法可以用蓖麻油为原料来制取癸二酸,十三碳二元酸可以从菜籽油中提取甘油芥酸酯然后用6115g/L,转化产量为44g/L,烷烃的利用率在60%左右。1979年中国科学院上海植物生理研究所沈 臭氧氧化制取,十五碳二元酸

5、可以从蒜头果油的脑永强等[4]报道用秋水仙碱和樟脑对热带假丝酵母神经酸裂解制取,但产品纯度较低,而且原料来源有(Candidatropicalis)进行多倍体诱变育种,获得长链限。二元酸发酵的高产菌株,十三碳二元酸发酵产量达 发酵法生产长链二元酸(利用微生物特有的氧化能力和微生物胞内酶的作用,在常温常压下分别6217g/L,转化产量达8616gΠL。1979年中国科学院微生物研究所[5]报道用通过亚硝基胍、紫外线和亚氧化长链正烷烃两端的两个甲基,一步加上四个氧硝酸钠诱变处理得到的热带假丝酵母U3221突变株发 原子,生成相应链长的各种长链二元酸)以丰富的石油资

6、源为原料,克服了单纯的化学合成方法以及植酵,获得较高产量的长链二元酸。日本植村等[6]用[6]用一株热带假丝酵母突变株M2030工业化生产十三碳 物油裂解制取方法的各种不足,为长链二元酸的大量生产开辟了新的途径。二元酸,产量达130g/L,纯度为94%。Picataggio1　微生物源的研究等[7]采用基因工程技术构建了一株β2氧化阻断型菌[7]采用基因工程技术构建了一株β2氧化阻断型菌株H5343,在小发酵罐中发酵正十二烷烃生产十二碳111　产长链二元酸微生物种类的研究二元酸,产酸水平从95gΠL提高到140g/L。66陈远童等[8]认为:要想高产C15以上

7、的长链二元[8]认为:要想高产C15以上的长链二元焦鹏等[16]实验表明:由于代谢过程中细胞色素[16]实验表明:由于代谢过程中细胞色素酸,必须培育出既具有高活力ω2氧化酶又具有低活P450酶是关键酶,在一定范围内,细胞色素P450酶力β2氧化酶的优良生产菌株。焦鹏等[9]为提高热带活与细胞产酸能力呈正相关。在热带假丝酵母中细假丝酵母转化烷烃生产长链二元酸的能力,建立了胞色素P450酶可以由烷烃诱导产生,其诱导产量和通过制霉菌素和氯丙嗪两步浓缩和双重影印技术筛烷烃的转化量存在线性关系。选获得α、ω2氧化增强、β2氧化减弱的热带假丝酵母[17]报道:二元酸分泌过

8、程是烷烃代谢张志禹等诱变菌株的筛选体系