发酵法生产长链二元酸研究进展

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。     

长链二元酸发酵菌种创制和工艺研究进展

长链二元酸作为合成多种高附加值化学品的原料,已广泛应用于化工、农业和医药等领域,目前全球对于长链二元酸的需求呈逐年增长态势。化学法合成长链二元酸对反应条件要求严苛且工艺复杂,而微生物发酵合成在经济性和难易度等方面具有无可比拟的优势。本文综述了长链二元酸的合成方法,包括化学合成法和微生物发酵法,分子工程选育高产菌株的进展以及生物发酵法生产长链二元酸的产业化现状,并就其存在的问题进行了探讨,最后对合成生物学创制长链二元酸高产菌株进行了总结和展望。     

十五碳二元酸发酵过程中β氧化的控制

目的：提高烃酸转化率,降低发酵法生产十五碳二元酸成本。方法：考察几种碳源和β氧化抑制剂丙烯酸对菌体生长、烃酸转化率及产酸的影响,并对乙酸钠的作用机制进行讨论。结果：发酵培养基加入的几种碳源中,乙酸钠对十五碳二元酸发酵影响最大。加入0．4（W／V）乙酸钠,转化率比对照组提高21％,产酸量比对照组提高22．5％;转入产酸期后加入0．1（WV）丙烯酸,产酸进一步提高16％。结论：乙酸钠和丙烯酸能够部分控制β氧化,可以有效降低发酵法生产十五碳二元酸成本。     

产长链二元酸热带假丝酵母酸分泌过程研究

热带假丝酵母（C．tropicalis）是长链二元酸发酵生产中常用菌种。其二元酸分泌过程是烧烃代谢过程中的重要步骤,pH在7．4～8．2范围内,足够高的pH对分泌和产酸是必需的。二元酸钠盐明显不利于分泌过程。二元酸的分泌相对于胞内ω一氧化过程是快速过程。建立了一种用于研究分泌过程的方法,利用静息细胞在缓冲溶液中分泌所引起的溶液pH变化来获得酸分泌量的在线数据。     

长链二元酸及其二步开发有待解决的问题

科学家们在微生物发酵生产二元酸的研究领域,虽然经过几十年的基础理论研究和应用开发研究,取得重大进展,达到工业生产水平,但是还有工作要做,尤其是二元酸的二步开发研究,还仅仅是开始阶段。 理论研究和应用研究 某些长链二元酸,其发酵产酸水平已突破200g/L大关,但多数二元酸只有150～180g/L水平,如何通过基因工程方法,构建β-氧化阻断型和ω-氧化扩大型工程菌,再通过发酵过程的计算机优化控制,进一步提高二元酸产量、降低     

高产十四碳二元酸的新菌株

中国科学院微生物研究所陈远童教授在石油微生物领域 ,微生物正烷烃代谢产物和代谢途径的基础理论研究以及微生物发酵正烷烃生产长链二元酸系列产品的应用开发研究中 ,取得优异成绩 ,尤其通过国家“八五”和“九五”科技攻关 ,先后培育出高产十五碳二元酸 (DC15)、十二碳二元酸 (DC12 )和十三碳二元酸 (DC13) 3株高产突变株 ,通过代谢调控和过程优化 ,在 2 5吨罐中试和 2 0吨罐规模工业生产试验研究中 ,把DC15、DC12 和DC13的发酵产酸水平稳定在 1 80～ 2 0 0g/L的国际领先水平。并率先在国内建成国际上首家千吨级规模的二元酸生产工…     

烷烃发酵产生1，13-十三碳二元酸及其诱导作用的研究

从能利用正十二烷产生1,12-十二碳二元酸的热带假丝酵母突变株D28出发,经两次紫外线照射诱变,选育到一株从正十三烷产生1,13-十三碳二元酸较高的突变株2—23号菌。该突变株较出发菌株提高产酸率20％,达40．4g／L。突变株2—23也能将一定链长的长链烷烃以较高的产率转变成相应的单一二元酸。此外,在产酸摇瓶条件试验中观察到烷烃的诱导作用,使突变株产酸能力得以提高。用烷烃预培养的种子发酵正十三烷,其产生1,13一十三碳二元酸的量较糖质碳源培养的种子发酵时要提高30％。     

烷烃发酵产生1，13-十三碳二元酸及其诱导作用的研究

从能利用正十二烷产生1,12-十二碳二元酸的热带假丝酵母突变株D28出发,经两次紫外线照射诱变,选育到一株从正十三烷产生1,13-十三碳二元酸较高的突变株2—23号菌。该突变株较出发菌株提高产酸率20％,达40．4g／L。突变株2—23也能将一定链长的长链烷烃以较高的产率转变成相应的单一二元酸。此外,在产酸摇瓶条件试验中观察到烷烃的诱导作用,使突变株产酸能力得以提高。用烷烃预培养的种子发酵正十三烷,其产生1,13一十三碳二元酸的量较糖质碳源培养的种子发酵时要提高30％。     

产业化信息

继1999年和2002年,淄博广通公司和上海凯赛公司先后转让中国科学院微生物研究所的长链二元酸生物合成技术,在山东淄博龙泉地区和济宁地区建成两座千吨级规模生物合成工厂之后,2006年3月,第3座千吨级规模的长链二元酸生物合成新工厂耸立在我国江苏省淮安市开发区大地上,中国科学院微生物研究所技术发明人陈远童教授等带着新研制的第三代生物合成新技术下厂指导试生产。新技术在50吨规模的发酵罐中一次试车成功,十二碳和十三碳二元酸的发酵产酸水     

生产长链二元酸菌株的诱变筛选

能用于正烷烃发酵生产长链二元酸的较好微生物都是酵母菌,尤其是假丝酵母属中的热带假丝酵母（Ｃａｎｄｉｄａ ｔｒｏｐｉｃａｌｉｓ）和阴沟假丝酵母（Ｃａｎｄｉｄａ ｃｌｏａｃａｅ）。 关于二元酸,知道Ｃ１０以下的短链二元酸在自然界广泛存在,确立起来的工业制造方法也多,而Ｃ１０以上的长链二元酸,天然存在的少,化工上难以合成。迄今为止,对二元酸的研究主要集中在Ｃ１０以上的长链二元酸。但是,所有野生菌株都难以积累和基质链长相同的长链二元酸,也就是说,它们的β-氧化能力太强。 Ｕｃｌｉｏ等研究了阴沟假丝酵母３１０…     

生物合成长链二元酸新产业的崛起

长链二元酸是一类用途极其广泛的重要精细化工产品。综述了长链二元酸的用途、来源,国内外研究概况以及产业化现状。说明生物合成长链二元酸是中国正在崛起的新产业。     

十二碳二元酸发酵研究

长链二元酸(long-chain dicarboxylic acid,DCA)是指C10以上的脂肪族二元羧酸。它们是一类重要的精细化工原料,广泛用于大环麝香、工程塑料、耐寒增塑剂、尼龙纤维、热熔胶以及液晶的合成,也是医药和农药合成的原料。其中十二碳二元酸(DCA12)市场需求量较大,主要用于合成高级工程塑料尼龙1212、服装用尼龙热熔胶和高级涂料等,目前由化学法和发酵法生产。由于发酵法其原料来源容易、生产条件温和、产品纯度高等待点,深受重视。国内外对发酵法制取DCA12的研究较为深入^[1-6],1998年我国已实现了工业化生产^[7]。热带假丝酵母(Candida tropicalis)突变株SP—UV—56是一株高产十三碳二元酸(DCA13)生产菌^[8],已用于工业发酵生产DCA13。现报道该突变株在10L罐发酵生产DCA12的结果。     

新兴的绿色化学工业──微生物发酵生产长链二元酸

微生物发酵生产长链二元酸是绿色化学生物合成中一个重要研究领域,它研究开发的成功和工业化生产,形成一个新兴的绿色化学工业。 长链二元酸（Ｌｏｎｇ ｃｈａｉｎ ｄｉｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ａｃｉｄｓ）,是指碳链中含有１０个以上碳原子的脂肪族二羧酸,包括饱和及不饱和二羧酸,它们是一系列精细化工产品,有着重要而广泛的用途,是化学工业中合成高级香料、高性能工程塑料、高档热熔胶、高温电介质、高级喷漆和涂料、耐寒性增塑剂、树脂、医药和农药等的重要原料。这些长链二元酸,自然界中不单独存在,大多数饱和长链二元酸,在化学…     

热带假丝酵母酰基辅酶A氧化酶的活性测定方法*

酰基辅酶A氧化酶 (ACO)是热带假丝酵母内二元酸β氧化的限速酶。工业上利用烷烃生产二元酸时 ,使用ACO低活性的菌株 ,将有利于提高二元酸的产量和纯度。本文以热带假丝酵母为材料 ,在Allain方法基础上加以改进 ,可简便、准确地测定ACO酶活性 ,为二元酸生产菌株的筛选方法提供了量化标准 ,并为进一步研究此酶的酶学性质奠定了基础。对本实验室所保存的一系列具有不同产酸能力的热带假丝酵母菌种进行酶活性测定 ,发现酶活性与产酸能力有明显的相关性。     

热带假丝酵母酰基辅酶A氧化酶的活性测定方法

酰基辅酶A氧化酶（ACO）是热带假丝酵母内二元酸β氧化的限速酶,工业上利用烷烃生产二元酸时,使用ACO低活性的菌株,将有利地提高二元酸的产量和纯度,本以热带假丝酵母为材料,在Allain方法基础上加以改进,可简便,准确地测定ACO酶活性,为二元酸生产菌株的筛选方法提供了量化标准,并为进一步研究此酶的酶学性质奠定了基础,对本实验室所保存的一系列具有不同产酸能力的热带假丝酵母菌种进行酶活性测定,发现酶活性与产酸能力有明显的相关性。     

长链二元酸发酵的特点及其控制

微生物发酵生产长链二元酸是以正烷烃为原料 ,它与历来以糖质为原料的发酵不同 ,有其自身的特点 :(1 )四相体系的发酵 :以糖质为原料进行微生物发酵时 ,只有菌体、空气和水三相体系 ,糖质原料易溶于水 ;而烃类发酵却是菌体、空气、烃类(油 )和水四相体系 ,石油烃类形成小油滴 ,微生物才能接触到烷烃 ,利用和氧化烷烃 ,产生二元酸。 (2 )需氧量和放热量大 :微生物发酵正烷烃生成二元酸时 ,增加了四个氧原子 ,因此需氧量大。有人经过试验和计算 ,认为烷烃发酵需氧量和放热量都是糖发酵时的 2～ 3倍。 (3)长链二元酸在水中溶解度小 :长链二元酸…     

尿素对热带假丝酵母(Candida tropicalis)合成长链二元酸途径的调节 Ⅰ.抑制和阻遏作用

尿素明显地影响热带假丝酵母的长链二元酸合成。当存在适量尿素(0.1％)时,长链二元酸大量合成,但当尿素量增加至0.2％以上时,长链二元酸基本上不积聚,但短链二元酸,主要是庚二酸有所增加。 尿素的利用呈S形曲线,说明尿素可能经酶的诱导利用。在发酵中当尿素量增至0.2％以上时,整个发酵过程均残留少量尿素,它对长链二元酸的合成起着调节作用。 发酵中加入和尿素含氮量相当的酒石酸铵或硫酸铵以代替尿素,或在适量尿素的发酵过程中,补加入和0.1％尿素含氮量相当的氨时,均不明显抑制长链二元酸的合成,但在不同时间补加入0.1％尿素时,则受强烈抑制。 适量尿素(0.1％)培养的休止菌体,在不同时间补加尿素都显著抑制长链二元酸的合成,表明尿素对已生成的酶系具有抑制作用。但过量尿素培养的休止菌体,不能转化烷烃生成长链二元酸,说明过量尿素所培养菌体的长链二元酸合成酶系受到显著的阻遏作用。 适量尿素培养的休止菌体,在不同时间加入氨,它的抑制作用远较尿素为低。用适量尿素含氮量相当的铵盐培养的休止菌体,亦具有类似现象,但过量氨培养的休止菌体转化时仍能生成多量长链二元酸。以上均说明尿素对长链二元酸合成的影响不是氨而是尿素分子本身起了抑制和阻遏作用。 尿素分子的化学结构类似物——硫脲和胍也具     

热带假丝酵母转化烷烃过程中P450酶活的研究

a-、ω-长链二元酸(α-、ω-Long Chin Dicarboxylic Acid,DCA)是一种重要的化工原料,是合成工程塑料、香料、耐寒性增塑剂、涂料和液晶等物质的主要原料.目前,人们主要通过热带假丝酵母(Candidatropicalis)代谢烷烃来生产从DCA11到DCA18等不同碳链长的二元酸[1,2].多年来在各种微生物,尤其是假丝酵母的烷烃氧化途径方面有大量的研究[3,4].在假丝酵母转化烷烃生成长链二元酸的代谢过程中[5-7],烷烃被吸引进入细胞后,首先经过细胞色素P450酶(Cy-tochrome P450)氧化生成a-一元醇,再进一步被氧化生成a-一元酸,引过程称为a-氧化.     

现代生物技术在二元酸发酵菌种改良中的应用

在分析微生物发酵生产二元酸的代谢机理和相关酶系的基础上 ,对基因工程、代谢调控等现代生物技术在长链二元酸发酵菌种改良中应用的最新进展进行了全面的综述 ,对如何将传统的微生物发酵与现代生物技术有机结合作了简要讨论。     

尿素对热带假丝酵母(Candida tropicalis)多倍体变种形成微体的影响

对热带假丝酵母(Candida tropicalis)多倍体变种NP_(co)N22的超显微形态、结构和长链二元酸合成的关系进行了研究。烷烃能诱导热带假丝酵母微体(microbody)的形成。在适量尿素(0.1％)存在下的烷烃发酵能合成大量长链二元酸,同时菌体内有很多微体出现,但在过量尿素(0.2％)存在下,则长链二元酸的合成和微体的形成均受抑制,说明微体的存在是长链二元酸合成的必要条件。由于微体对烷烃的利用和长链二元酸的合成有关,ω氧化酶系也可能定位于微体上。 在过量尿素(0.2％)存在下,微体的形成和长链二元酸的合成都被抑制,尿酸氧化酶也明显降低,但过氧化氢酶和D-氨基酸氧化酶都比适量尿素(0.1％)培养的菌体显著增加。这些结果指出,微体的出现和这三种所谓微体的“标志酶”的活力是不平行的。因此“标志酶”的提法值得商榷。