全细胞催化合成d-β-羟基异丁酸的工艺研究

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1、西北大学硕士学位论文全细胞催化合成D-β-羟基异丁酸的工艺研究姓名：张运骄申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：张小里20100617全细胞催化合成D．13．羟基异丁酸的工艺研究摘要D．B一羟基异丁酸(DHIBA)是合成卡托普利的关键中间体，同时也是维生素、香料、抗生素的重要合成原料。生物催化合成DHIBA具有着原料广泛、不需要辅酶分离和再生、反应过程中不需要中间产物的分离等优点。本文采用褶皱假丝酵母催化合成DHIBA，从生物催化剂的制备、转化底物的选择、发酵条件的优化和利用反应．萃取工艺等几方面

2、进行了研究提高产物收率。采用褶皱假丝酵母催化合成D．B一羟基异丁酸，由于菌体细胞作为反应的催化剂，所以其催化活力对反应有着至关重要的影响。本研究采用稀释涂平板法对菌种进行自然选育，得到高活力菌株。不同的转化底物对菌体生长和产物DHIBA的合成有着显著影响，菌体在含IBA的培养基中的生长能力大于在含MA培养基中的生长能力。但在产物DHIBA的合成方面，以MA为底物时菌体的合成能力较强，当培养基中IBA和MA的浓度分别为209／L时，培养96h时合成产物DHIBA的浓度分别为3．989／L和4．569／L

3、。以MA为底物合成DHIBA比以IBA为底物时，反应快，产物得率高。通过单因素实验对反应条件进行了优化，得出最适反应初始条件：MA浓度为10g／L，葡萄糖浓度为30g／L，pH为7．5，温度为28。C。在该培养条件下，菌体培养120h，菌体生物量和DHIBA的产量均达到最大，菌体浓度为13．23g／t,，DHIBA的产量为4．999／L。通过响应面分析进一步优化反应条件，确立最优反应条件为：MA浓度为13．629／L、pH为7．57、Glu浓度为33．229／L，在该培养条件下培养120h，菌体量达到

4、15．649／L，产物浓度达到5．43∥L。利用原位反应．萃取耦合工艺对DHIBA的合成工艺进行改进，研究了不同萃取体系对菌体生长和产物合成的影响，得出三辛胺和油醇作为萃取体系较好，通过条件优化得出最优萃取条件为：pH为5．8，有机相与水相的比为1：5，三辛胺的含量为40％，在此条件下发酵120h，生物量达到llg／L，DHIBA的浓度达到4．45g／L，生成的产物立即被萃取，产物没有被进一步氧化分解。该技术简化了DHIBA的工艺路线，提高了产物的得率。关键词：褶皱假丝酵母D．p～羟基异丁酸甲基丙烯酸

5、反应．萃取耦合工艺StudyonD—p-hydroxyisobutyrateacidsynthetictechniquebywhole--cellcatalysisAbstractD—p-hydroxyisobutyrate(DHIBA)isthekeyintermediateforsynthesisofcaptopril，andisalsotheimportantrawmaterialsforvitamins，spicesandantibiotics．Asfarasthebiocatalysisof

6、DHIBAbeconcerned,therearesomeadvantages、析mrawmaterialsuppliedeasily,withoutseparationandregenerationforcoenzyme，disusingtheseparationforintermediateproduct．ThepurposeofthepresentworkistoimpoveyieldofDHIBA，theSpecificmethodadoptscandidarugosastosynthesiz

7、e．Atthesametime，thepreparationofbiocatalyst，theselectivityofsubstrats，optimizationoffermentationconditionanduseofreaction-Extractiontechnologyareinvestigated．DuetothecatalyticactivityofCandidarugosasthallifortheimportanteffectsofDHIBAsynthesis．Intheexpe

8、riment,thewayofdilutioncoatingplatewasadoptedtonaturalyselectmicrobialstrains，andhighactivestrainwasobtained．TheresultsshowedthatitisremarkableinfluenceforthalligrowthandDHIBAsynthesis、析mdifferentconversionsubstrates．thegrowingab