[发明专利]一种α-酮戊二酸的制备方法

说明书

本发明涉及一种α‑酮戊二酸的制备方法，属于生物工程技术领域，该方法包括发酵生产和提取，所述发酵生产是将大肠杆菌于发酵培养到OD_660nm生长到10~20，向发酵培养基中添加乳糖继续诱导培养，离心收集湿菌体；以L‑谷氨酸或L‑谷氨酸盐、硫酸锰、过氧化氢酶和湿菌体组成转化体系，调整转化体系的pH值为4‑8，在温度为20~40℃、转速为100‑400rpm和风量为10~25L/min的条件下转化20‑30h，得转化液；所述提取是将转化液经过滤、纯化、脱色、浓缩和结晶得α‑酮戊二酸。本发明主要优化发酵和转化条件，缩短生产周期，提高α‑酮戊二酸的产量和收率，适合工业上的放大性生产。

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，具体地，涉及一种α-酮戊二酸的制备方法。

背景技术

α-酮戊二酸( 2-Ketoglutaric acid )，又称2-氧代戊二酸，是一种重要的生物分子，是三羧酸循环中重要的中间产物之一，是氮的输送体和分子氧化中的共生物质。在微生物细胞的代谢中起着重要的作用，也是合成多种氨基酸，蛋白质的重要前体物质。用于营养强化剂，作为运动营养饮料的成分，有机中间体，生化试剂和测肝功能的配套试剂，体格增强补剂等。此外，α-酮戊二酸和精氨酸可制备1:1和1:2的精酮合剂。

现有α-酮戊二酸的生产工艺基本是以化学合成法和生物发酵法为主。化学合成法主要是以丁二酸二乙酯、草酸二乙酯等为原料，经缩合、水解合成α-酮戊二酸。例如张国基(中国发明专利申请公开号CN102584568A )以二氯乙酸甲酯和丙烯酸甲酯为原料，在甲醇钠存在的条件下，合成中间体2 ,2-二氯戊二酸二甲酯，再与碱溶液反应得到α-酮戊二酸水溶液粗品，精制后得到α-酮戊二酸产品。化学合成法生产α-酮戊二酸，虽然具有收率高、原料易得的特点，但反应过程中大量有机溶剂的使用，以及多步复杂的合成反应过程中会产生大量副产物从而增加分离成本，使得化学合成法总成本偏高、对环境污染严重，不适合于工业化生产，不能满足市场的需求。相对于化学合成法，生物发酵法制备α-酮戊二酸，具有生产条件温和、工艺步骤简单、对环境无污染等特点。但是，生物发酵也有其缺点：生产周期长，产量低，产品与发酵液中多种成分混合在一起，导致提取与精制工艺复杂，总成本偏高。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种α-酮戊二酸的制备方法，该方法利用大肠杆菌发酵生产α-酮戊二酸，通过严格控制发酵和转化条件，缩短生产周期，提高α-酮戊二酸的产量，进一步通过优化提取方法提高α-酮戊二酸的收率，降低生产成本。

一种α-酮戊二酸的制备方法，包括发酵生产和提取，所述发酵生产是将大肠杆菌于发酵培养基中发酵培养到OD_660nm生长到10~20，向发酵培养基中添加乳糖继续诱导培养5-15h，离心收集湿菌体；以50~150g/L L-谷氨酸或L-谷氨酸盐、0.1~1.0g/L硫酸锰、5ml/L过氧化氢酶和20g/L湿菌体量组成转化体系，调整转化体系的pH值为4-8，在温度为20~40℃、转速为100-400rpm和风量为10~25L/min的转化条件下转化20-30h，发酵生产α-酮戊二酸，得转化液；

所述提取是将转化液经过滤、纯化、脱色、浓缩和结晶得到α-酮戊二酸。

进一步的，所述大肠杆菌为E.coli BL21大肠杆菌。

进一步的，所述大肠杆菌的发酵培养是将种子液接种到发酵培养基中，接种量为发酵培养体积的5-15%；初始发酵温度30~38℃，罐压0.01-0.15Mpa，空气流量1-8L/min，搅拌速度200~800r/min，溶氧维持在10-30%。

更进一步的，所述发酵培养基中包括：20~30g/L葡萄糖、10~20g/L K₂HPO₄、MgSO₄·7H₂O、0.5~3.0g/L酵母粉和5~10.0g/L (NH₄)₂SO₄。