公开了一株新菌株恶臭假单胞菌CGMCC3830(Pseudomonas?putida)及应用该菌株催化生产烟酸、异烟酸的方法。本发明专利技术以3-氰基吡啶、4-氰基吡啶为原料，以发酵培养获得的具有高腈水解酶活性的恶臭假单胞菌CGMCC3830(Pseudomonas?putida)为催化剂进行水解反应，得到产物烟酸、异烟酸。采用流加的方式加入底物于反应器中，反应6-10h，可得到147g/L-221g/L的烟酸或异烟酸。恶臭假单胞菌CGMCC3830(Pseudomonas?putida)具有生长周期短、生命力强、转化效率高、转化周期短等特点，能大大降低了烟酸、异烟酸的生产成本；本工艺具有反应条件温和、能耗低、产率高、环境友好等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物催化
，涉及一株恶臭假单胞菌CGMCC3830 (I^eudomonas putida)及用该菌株转化3-氰基吡啶制备烟酸和转化4-氰基吡啶制备异烟酸的方法。
技术介绍
烟酸，又称为3-吡啶甲酸，是人体必需的13种维生素之一，人和动物缺乏烟酸所表现的症状主要为癞皮病症状，故烟酸又称为抗癞皮病维生素。烟酸在医学上主要用于合成烟酸片用于防治糙皮病。现烟酸也用于粮食制品，肉品添加剂和饲料添加剂以预防糙皮病。特别是饲料中添加烟酸后可提高畜禽的抗病能力，加快生长速度，提高饲料的利用率， 可大量节省饲料，降低饲养成本。美国曾喂养添加烟酸饲料的奶牛与对照组相比，产奶量可提高15% -20%。烟酸在医学上还可作为医药中间体用于合成治疗各种高血压症和冠心病等的药物。另外烟酸还可作为形成活性污泥的生化激素、空气和废气的除臭剂。烟酸在染料工业、感光材料工业、染发助剂、洗涤剂等方面也有一定的应用。异烟酸，又称为4-吡啶甲酸，是一种重要的医药中间体，主要用于制备一线治疗结核病的药物异烟胼(雷米封)，异烟胼对结核杆菌有良好的抗菌作用，用量小，毒性相对较低，可用于治疗各个时期的肺结核，也可用于结核性脑膜炎和其他肺结核等。异烟酸也可用于合成特非那丁和异烟腺、丙硫烟胺、异烟酰腙等衍生药物。在农业上，异烟酸作为合成植物生长调节剂抗倒胺的前体物质。异烟酸在工业上也可作为抗腐蚀剂、电镀添加剂、感光树脂稳定剂、聚氯乙烯热稳定剂和有色金属浮选药剂等，应用领域十分广泛。烟酸的生产目前工业上应用的主要为化学法，所用原料为3-甲基吡啶、2-甲基-5-乙基吡啶、3-氰基吡啶以及哇琳等。从合成方法看，一般分为试剂氧化法、氨氧化法、 气相氧化法、电解氧化法、生物氧化法和吡啶羟基化法等。目前最常用的方法是以3-甲基吡啶为原料空气氧化法合成烟酸。将3-甲基吡啶、空气和氨气按比例通入流化床反应器中，在290 360°C、V2O5催化下反应生成烟腈；再于氢氧化钠水溶液中、160°C下高压水解生成烟酸钠，最后用盐酸酸化得烟酸。在这个合成过程中需要经过烟腈这一部中间产物，烟腈水解为烟酸需要高温高压、强酸强碱，对设备具有一定的要求而且也会腐蚀设备，且对环境也不友好。清华紫光公司的专利CN114288A报道了用3-甲基吡啶一步催化生成烟酸，其过程为将3-甲基吡啶与硫酸反应生成甲基吡啶硫酸盐，然后在氧化剂硝酸的作用下氧化生成烟酸硫酸盐，烟酸硫酸盐加入碱溶液中和制得烟酸，原料收率为90%左右。此过程中需要硫酸、硝酸、碱溶液等强酸强碱物质，污染严重。异烟酸的生产目前工业上是用化学法合成。合成异烟酸的主要原料有4-甲基吡唆、4-氰基吡唆、聚4-吡卩定乙烯、4-羟甲基吡唆、4-醛基吡卩定等。合成方法有高锰酸钟氧化法、硝酸氧化法、氨氧化水解法等。其中氨氧化水解法是在工业上普遍应用的方法。氨氧化-水解法主要是以4-甲基吡啶为原料，在以五氧化二钒为主的催化剂作用下，与氨和空气的混合物进行高温氧化，生成4-氰基吡啶，然后4-氰基吡啶在碱性条件下高温高压水解得到酸。该工艺过程方法存在反应时间长、需高温高压、产品收率较低、产品回收纯化工艺较复杂、对环境污染等缺点。在工业也可以通过以4-甲基吡啶一步氧化成异烟酸。由于 4-基吡啶α碳上的氢受芳环的影响变化比较活泼，容易被氧化，因此氧化4-甲基吡啶制备异烟酸的方法也是目前工业上常用的方法。但是4-甲基吡啶的甲基不仅可氧化成羧基，还可氧化成羟甲基、醛基甚至深度氧化成二氧化碳，而且吡啶环上的氮原子也易被氧化成氮氧化物，目标产物的选择性低。浙江大学吕秀阳专利CN101463004A报导了近临界水介质中异烟腈无催化水解制备异烟酸的方法，其过程为在高压反应釜中加入去离子水和4-氰基吡啶，常压下升温至沸腾排气，然后关闭排气阀，继续升温至200-300°C水解30-600min得到异烟酸，收效为73% -90.4%。此过程中无需催化剂，但需要高温，此过程尚处于研究阶段。在烟酸、异烟酸化学合成过程中，都必须具备特定的高温高压环境或者采用强酸、 强碱或化学催化剂处理，反应选择性不高，副产物多，产品的收率不高，环境污染大。相对而言，生物催化法具有底物选择性高、催化效率高、反应条件温和、环境污染小等特点。此外， 生物催化剂的制备易放大，成本低，适合于大规模工业化生产应用。目前所报道能用于生物催化3-氰基吡啶制备烟酸的菌株有枯草芽孢杆菌、玫瑰色红球菌、诺卡氏菌、茄病镰刀菌， 催化4-氰基吡啶转化为异烟酸的菌株有茄病镰刀菌和黑曲霉，但无报道恶臭假单胞菌应用于产烟酸和异烟酸。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足之处，提供一株新的菌株恶臭假单胞菌恶臭假单胞菌CGMCC3830 O^seudomonas putida)以及在一定条件下应用恶臭假单胞菌 CGMCC3830 (Pseudomonas putida)全细胞催化3_氰基吡啶制备烟酸和催化4-氰基吡啶得到异烟酸。本专利技术所述的一株高效催化3-氰基吡啶产烟酸和高效催化4-氰基吡啶产异烟酸的菌株，该菌株分类命名为恶臭假单胞菌O^eudomonas putida)，保藏单位是中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏单位地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号， 保藏编号为CGMCC NO. 3830，保藏日期2010年5月11日。本专利技术所提供的菌株通过以下方法筛选获得采集腈类化合物生产厂房周围5-15cm处的土样。取Ig 土样放入三角瓶中，加入 15ml生理盐水，加入玻璃珠，放在摇床上振荡30min。取0. 2ml 土壤悬液，涂布于以3-氰基吡啶为唯一氮源固体筛选培养基，固体筛选培养基的组成为葡萄糖0. 5% -2%、磷酸二氢钾 0. 01-0. 1%、硫酸镁0. 005-0. 02%、硫酸亚铁 0. 001-0. 005%、氯化钙 0. 001-0. 005%、氯化钠0. 05-0. 5%、3_氰基吡啶0. 05% -0. 2%、琼脂2%、pH 7.0。30°C培养3天，挑取不同菌的菌落继续划线分离至单菌落。挑取20株纯化好的菌株转接至液体培养基中进行培养复筛。液体筛选培养基的组成为蛋白胨0. 5 % -1 %，酵母粉0. 25 % -0. 75， NaClO. 1_1%，ρΗ7. 0。摇床转速120rpm，30°C培养3天。培养结束后，取该培养液IOOOOrpm离心IOmin收集菌体用于转化3-氰基吡啶，用高效液相色谱法检测反应体系中烟酸浓度，最终筛选得到得到产量最高的一株菌株即恶臭假单胞菌CGMCC3830 (Pseudomonas putida)。本专利技术所提供的恶臭假单胞菌CGMCCSSSOa^eudomonas putida)具有以下分类学特征菌落呈圆形，乳黄色，表面湿润，光滑，有光泽，粘稠，中央隆起，边缘整齐并呈半透明状，不产生水溶性色素。经显微镜观察，菌体形态较小，呈短杆状，经透射镜观察具端生鞭毛。革兰氏染色呈阴性，有荧光，氧化型，过氧化氢酶试验阳性、VP试验阴性、MR试验阴性、 吲哚试验阴性、柠檬酸盐利用试验阳性、明胶液化试验阴性、淀粉水解试验阴性、硝酸盐还原试验阴性、精氨酸双水解试验阳性。结合形态和生理生化特征，确定该菌株为恶臭假单胞菌(Pseudomonas puti本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一株新菌株恶臭假单胞菌ＣＧＭＣＣ３８３０（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｐｕｔｉｄａ）及应用该菌株催化生产烟酸、异烟酸的方法。其特征在于：所述的恶臭假单胞菌，是从土壤中筛选获得的一株可高效转化３－氰基吡啶为烟酸的菌株；所述的方法，是以３－氰基吡啶、４－氰基吡啶为底物，以发酵培养获得的具有高腈水解酶活性的恶臭假单胞菌ＣＧＭＣＣ３８３０（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｐｕｔｉｄａ）为生物催化剂，于ｐＨ６．０－１０．０、１０－４０℃下进行水解反应，得到所述产物烟酸、异烟酸。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许正宏，史劲松，朱小燕，龚劲松，陆震鸣，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：32
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