[发明专利]复合材料固定化丙酸棒杆菌制备烟酰胺的方法

说明书

本发明涉及一种烟酰胺的制备方法，特别涉及一种复合材料固定化丙酸棒杆菌制备烟酰胺的方法，属于生物技术领域。该方法是先将聚乙烯醇、聚乙二醇加水混合加热后搅拌使其充分溶解得到PVA‑PEG水凝胶，再依次加入硅藻土、活性炭充分搅拌后冷却至室温，得到固定化用复合材料；然后将待固定化菌体（湿菌体）加入到固定化用复合材料中，制备PVA‑PEG小圆滴，经过烘干、Na₂SO₄溶液中复膨，收集固定化小圆片，清水洗净，低温保存；加底物3‑氰基吡啶，反应后得到产物烟酰胺。本发明的方法对微生物损伤小、固定化细胞机械强度高，使用寿命长；环境污染小、分离提纯简单、产品纯度高，宜于规模型工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种烟酰胺的制备方法，特别涉及一种复合材料固定化丙酸棒杆菌制备烟酰胺的方法，属于生物技术领域。

背景技术

烟酰胺又称尼克酰胺（Nicotinamide），为白色结晶性粉末，无臭，带苦味，干燥状态50℃以下极稳定，与无机酸和碱一起加热，则会水解成烟酸。烟酰胺是辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ等的组成部分之一，参与机体多种氧化还原反应。主要作为饲料的营养性添加剂（水溶性维生素），也用于食品、医药、染料的中间体，同时用作电镀液的添加剂和生化试剂。目前烟酰胺生产工艺有两大类，一类是化学法，另外一类是生物合成法。化学法主要是采用3-甲基吡啶、2-甲基-1,5-戊二胺、2-甲基-5-乙基吡啶等为初始原料，通过氧化剂直接氧化或催化氧化生成3-氰基吡啶，再经过碱液水解生产烟酰胺。化学法工艺比较成熟，但需加催化剂、高温、多步反应，且催化剂价格昂贵，反应后所得的反应液含量不高，组分不纯，不利于提取，对环境的污染很大。生物催化法是采用腈水合酶转化3-氰基吡啶生成烟酰胺。微生物法生产烟酰胺具有反应条件温和，成本低，产物产率和纯度高，环境友好等优点，这些都是化学合成法所不可比拟的。其中生物法又可分为游离细胞催化及固定化细胞催化。

腈类物质对于产腈水合酶菌株都会有或强或弱的毒性。微生物细胞经过固定化后，被包埋在生物材料里面，避免了与腈类化合物的直接接触，减弱了腈类化合物毒性对微生物的伤害，使微生物细胞能够长时间的保存转化能力。产腈水解酶的微生物在固定化以后，能够增强对产物和底物的耐受性，提高持续转化能力。

现有的固定化方法有物理吸附法、共价结合法、交联法和包埋法。包埋法反应条件温和，有较高的包埋量、能较好维持酶的构象和活力，还有助于提高酶的稳定性。虽然固定化细胞有利于大规模的生物转化过程的连续化，简化产物的分离纯化，降低生产成本。但传统固定化细胞形式一般采用小球形式，固定化小球内部与底物交换不完全，传质受阻，影响反应速率。

发明内容

本发明提供一种复合材料固定化丙酸棒杆菌制备烟酰胺的方法，该方法工艺简单，适合大规模生产，产物转化率高，纯度高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种复合材料固定化丙酸棒杆菌制备烟酰胺的方法，该方法包括如下步骤：

1）丙酸棒杆菌的固定化：

（1）固定化用复合材料：

固定化用复合材料以质量百分含量计的配方为：

聚乙烯醇（PVA）5％～20％，

聚乙二醇（PEG）3％～10％，

硅藻土0.1％～2％，

活性炭0.1％～1％，

余量为水，以上组分质量总计为100%；

聚乙烯醇、聚乙二醇加水混合加热后搅拌使其充分溶解得到PVA-PEG水凝胶，再依次加入硅藻土、活性炭充分搅拌后冷却至室温，得到固定化用复合材料；

（2）将经过液体培养得到的待固定化菌体与固定化用复合材料混合，充分搅拌，使菌体与固定化用复合材料混合均匀；