运用生物技术转化苯甲酸钠合成邻苯二酚

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1、北京化工大学硕士学位论文运用生物技术转化苯甲酸钠合成邻苯二酚姓名：李江申请学位级别：硕士专业：生物化工指导教师：陈劲春2003.3.1运用生物技术转化苯甲酸钠合成邻苯二酚摘要邻苯二酚(Catechol，1,2．benzenediol，以下简称CAT)是一种重要的化工中间体。由于苯环上具有两个邻位的游离羟基，因此具有很●强的还原能力。主要用于生产抗氧化剂、鞣剂、香料等。在农药生产和医药合成方面也应用广泛。传统的生产工艺和研究手段主要集中于化学合成和从天然全草植物中提取。近年来由于需求的增加和清洁生产的需要，引导人们对开发新的生产工艺的

2、研究。利用生物技术合成CAT就是其中之一。本文对利用生物技术合成邻苯二酚进行了初步研究。主要包括：CAT快速检测方法的确立；菌种的筛选；游离细胞发酵条件的初步优化以及固定化细胞生产的初步研究等方面。，／首先确立了快速检测CAT的有效方法：在以空气为唯一氧化剂

3、时，4～AAP(100mg4-aminoan卸yrine、2mllmol／L的NaOH、10ml20％的Na2C03定溶至100m1)同CAT标准液以及其与其它多羟基物质混合液显色，在510rim可见光波长下进行紫外扫描，结果表明在上述条件下，该检测方法具有稳定、快速、受干扰小

4、的特点。在试验中，共筛选到228株能够利用苯甲酸钠为唯一碳源筛，49株具有合成CAT的能力，4株(h9、B5、G3、K12)表现优越。通过4一A舯显色法初步确定B5菌株的转化能力最强。对野生菌B5进行了系列的生理生化试验和形态学的透射电镜观察，初步认定该菌为假单胞菌。以Pseudomonassp．B5为实验菌种，通过正交实验初步优化了游离细胞的发酵培养基：A：苯甲酸钠6mg／ml、KH2P04"7H207．5mg／n=11、Na2HP04’12I-t203。5mg／ml、NaCl0．5mg，ml、(NH4)28040．4mg／rrd

5、、酵母膏0．5mg／ml、PH6．0；B：MgS04‘7H20lmg／ml、FeS047H20、CaCl2'2H20、CuS04‘5H20、ZnCl2各lmg／1；C：甘油l_1mg／nm。同时适宜的培养条件：29"C，150转／分，装液量40ml／250ml，pH6．0。在上诉条件下震荡培养24hCAT的产量达到2．4mg／ml，底物苯甲酸钠分子水平转化率达到52．2％。以Pseudomonassp．B5为实验菌种，进行了固定化细胞生产CAT的初步研究。通过明胶、海藻酸钙和壳聚糖三种固定化材料单一固定和混合固定的比较，确立了海藻酸

6、钙(50mmol／1)并12壳聚糖(159／L)I拼N合固定体系。该系统在35。C以戊二醛(O．2％，v／v)为交联剂交联8h制得的固定化细胞基本为球型，平均颗粒直径为2．5mm；在苯甲酸钠(5mg／m1)和甘油(1．2mg／rnl)的培养基上，30。C培养32h，可连续使用14批次，邻苯二酚平均产量约为每批次1．5mg／ml，分子水甲底物转化率为34．3％。)严4一关键词：苯甲酸吵邻苯二酚7菌种筛穆固定化细胞，BIOTRANSFORMATIONOFBENZOATEToPRoDUCECATECHoLABSTRACTCatecholw

7、ithhJlghdeoxidizeabilityisanimportantchemicalintermedia．Catecholispredominantlyusedforsynthesizingantioxidant，tan—reagentandflavor，etc．Moreover，itisvastlyappliedtoproducepesticideandtosynthesizemedicine．Uptonow,twotraditionalmethodsincludebothchemosynthesisandextractio

8、nfromthenaturalplantsareavaribleforproducingcatech01．Duetothelimitationofthosemethods，particularlywiththerapidgro、7lrthofutilizationcatecholaroundtheworldrecentlyandthestressfromgreenchemistry,moreattentionhasbeenpaiedtothenewwaystoproducecatechol，forexample，agoodideai

9、stoproducecatecholbymicro—organismsundertheregularairpressureandtemperatureForbiosynthesisofcatecholbymicroorganismsi