微生物转化法生产香草醛的中试研究

朱红密孔菌生产香草醛的原料香草酸的来源可以由黑曲霉（Aspergillus niger SW33）转化天然底物阿魏酸得到。前期对生产阿魏酸的天然原料进行了筛选，米糠为较好的提取原料。根据米糠对几种水解方法的试验结果进行对比，发现碱法和酶法较好，因此对碱法和酶法进行了初步试探性研究。 从实验室保藏的菌种中筛选到一株可转化香草酸生成香草醛的菌株：朱红密孔菌（Pycnoporus cinnabarinus SW0203）。经60Co诱变选育到SW3，其转化香草酸生产香草醛的最高浓度达到0.660g／L，比诱变前0.506g／L提高了18％。并对其转化条件进行优化，筛选了能显著解除产物抑制，提高转化率的吸附树脂HZ802，得出较佳的转化条件，即在菌体生长48h时加入2g／L底物香草酸，控制温度35℃，转化12h后加入10％（W／V）的HZ802树脂，在转化约48h时香草醛最大产量达到1.286g／L，摩尔转化率为71.1％，产物浓度和转化率提高了66.6％。 在25L发酵罐上进行了放大研究，确定了发酵罐中朱红密孔菌培养与转化的主要参数：发酵培养阶段温度为30℃，转速为100r／min，发酵培养时通气量为1vvm，培养48h后加入2g／L香草酸，进入转化阶段，并将温度升到35℃，通气量降为0.3vvm，在香草酸加入12h后再加入10％树脂，转化最高产物浓度可以达到1.446g／L，摩尔转化率为79.9％，比摇瓶中的产量提高了12％左右。 同时，对产品香草醛的提取进行研究，建立了用微生物转化法生产香草醛产品的提取工艺路线，即乙酸乙酯提取—正己烷结晶—水重结晶的方法。并对25L发酵罐转化液中的香草醛进行了提取，得到8.38g纯度为98.7％的香草醛成品，在不考虑母液中香草醛的回收的情况下，成品收率49.3％，成品的质量介于化学合成香草醛和天然香草醛之间。对微生物转化生产香草醛的成本进行了估算，由香草酸开始计算每kg香草醛成本大约为200美元。