CN114686538A - 一种烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种获取高纯度的烟酰胺产品，提升产品品质的烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法，包括在含有烟酸的烟酰胺溶液中加入碱性溶液，再加入含有促氨基化生物酶的微生物进行培养，将烟酸转化为烟酰胺。本发明提供的一种烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法，生产工艺简单，操作条件易于控制，能将副产物烟酸含量降低，得到的烟酰胺纯度高，收率高，原料成本低，经济性好，反应温和，污染小，适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种获取高纯度的烟酰胺产品，提升产品品质的烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法。
背景技术
烟酰胺和烟酸合称为“维生素PP”，是生物体所需的一类维生素，但在日化领域使用时，烟酸的存在会造成使用群体产生皮肤过敏情况，影响了其在日化产品中的进一步推广应用。
在2003年第9期的《精细化工原料及中间体》的6-9页中，作者徐兆瑜，记载着公开的烟酰胺合成方法，其中记载着：生产烟酸和烟酰胺的原料主要有3-甲基吡啶(MP)，2-甲基-5-乙基吡啶(MEP)或喹啉氧化制备，工业上一般有烷基吡啶(MP)合成。
现有制备烟酰胺的方法较难处理烟酸残留值高的问题：传统的反应技术是以碱性物质作为催化剂的化学水解法，通过一系列的化学反应将原料转化为烟酰胺，这种化学水解工艺的转化反应相对单一，且转化率与反应条件属于相互矛盾的关系，即当pH值升高时，烟酰胺的转化率升高，但是副反应产物烟酸的产量也随之升高，相反，当降低pH值使副反应产物产量降低时，反应产物的转化率又随之降低，且过分降低pH值还会导致烟酰胺的质量品质下降。除此之外，制备烟酰胺的过程中还会产生对设备有腐蚀的副产物，存在安全隐患，同时反应所需的催化剂价格昂贵、反应过程能源耗量大、产线收益不稳定等问题均导致了成本的提高，在烟酰胺的制备工艺中成本与烟酸残留也是一种矛盾关系，当为了克服上述的问题对制备工艺进行改进时，烟酰胺中的烟酸残留值升高也就成为了必然的结果。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有制备烟酰胺时高烟酸残留的问题而提供一种获取高纯度产品，提升产品品质的烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法，所述控制方法包括在含有烟酸的烟酰胺溶液中加入水溶性供铵成分，再加入具备烟酸转化功能的微生物进行培养，将烟酸转化为烟酰胺。
作为本发明的一种优选方案，所述的水溶性供铵成分的添加量为1.5-3％wt。
最优选地，添加量为2-2.5％wt。
作为本发明的一种优选方案，所述的水溶性供铵成分包括氨水、氯化氨、碳酸铵、硝酸铵或硫酸铵。
作为本发明的一种优选方案，所述的含有烟酸转化功能组合生物酶的微生物采用的底盘细胞包括大肠杆菌BL21，粟酒裂殖酵母或酿酒酵母中的一种。
作为本发明的一种优选方案，所述的含有烟酸转化功能组合生物酶的微生物包括至少含有羧酸还原酶与氨基转移酶的组合。
作为本发明的一种优选方案，所述的含有烟酸转化功能组合生物酶的微生物还包括半乳糖氧化酶或吡喃糖氧化酶或己糖氧化酶的一种或多种促氨基化生物酶。
作为本发明的一种优选方案，所述的羧酸还原酶包括鸟分枝杆菌的羧酸还原酶MavCAR、来自于草分枝杆菌的羧酸还原酶MpCAR、或来源于真菌嗜热毁丝霉菌的羧酸还原酶TtCAR，采用异源转表达方式，在底盘细胞中表达。
作为本发明的一种优选方案，所述的氨基转移酶包括谷氨酸草酰乙酸转氨酶(GOT)、谷氨酸-丙酮酸转氨酶(GPT)、丙氨酸转氨酶(ALT)，采用异源转表达方式，在另一株或同一株底盘细胞中表达。
作为本发明的一种优选方案，所述培养条件为温度25-35℃，摇床200-350rpm，pH6.5-7.0，OD600控制在0.7-1.1，时长4-10小时。
作为本发明的一种优选方案，在所述的培养阶段，还加入了外源性辅助因子；所述的外源性辅助因子包括NADPH、ATP、D-氨基酸、PLP、GTP、L-糖、CTP、dNTP或NADH。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的一种烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法，生产工艺简单，操作条件易于控制，能将副产物烟酸含量降低，得到的烟酰胺纯度高，收率高，原料成本低，经济性好，反应温和，污染小，适合工业化生产。
附图说明
图1为烟酸在菌种NIC-1作用下的动态转化图，其中四条曲线为对比试验检测，1-1、1-2、1-3、1-4分别表示菌种NIC-1在实施例1条件下对4份不同含有烟酸的烟酰胺样品进行转化处理的数据曲线；
图2为烟酸在菌种NIC-2作用下的动态转化图，其中四条曲线为对比试验检测，2-1、2-2、2-3、2-4分别表示菌种NIC-2在实施例2条件下对4份不同含有烟酸的烟酰胺样品进行转化处理的数据曲线；
图3为烟酸在菌种NIC-3作用下的动态转化图，其中四条曲线为对比试验检测，3-1、3-2、3-3、3-4分别表示菌种NIC-3在实施例3条件下对4份不同含有烟酸的烟酰胺样品进行转化处理的数据曲线；
图4为烟酸在菌种NIC-4作用下的动态转化图，其中四条曲线为对比试验检测，4-1、7-2、4-3、4-4分别表示菌种NIC-4在实施例4条件下对4份不同含有烟酸的烟酰胺样品进行转化处理的数据曲线；
图5为烟酸在菌种NIC-5作用下的动态转化图，其中四条曲线为对比试验检测，5-1、5-2、5-3、5-4分别表示菌种NIC-5在实施例5条件下对4份不同含有烟酸的烟酰胺样品进行转化处理的数据曲线；
图6为本发明方案其中5种组合微生物对含有烟酸的烟酰胺样品处理后的综合对比图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明是在现有烟酰胺的制备工艺上做出的改进，其烟酰胺的制备工艺是现有技术故不赘述，本发明在前端工艺控制下得到的含有烟酸的烟酰胺溶液，加入碱性溶液，再加入含有促氨基化生物酶的微生物进行培养，将烟酸转化为烟酰胺。
本发明所使用的是利用菌种重构技术将所需酶的基因转入底盘微生物体内(方法为本领域公知的转基因技术，例如章健著作的文献《基因工程构建菌种生产L-苏氨酸》)，构建如表1所示的5类菌种。
表1
本发明对菌种的使用是先将重构后的菌种置于相应的培养基中进行增殖培养(方法为本领域公知菌种培养技术，例如田景花等著作《杏鲍菇菌种培养基配方筛选研究》)，在此过程中测定菌种在600nm波长处的吸光值OD600，并冻存OD600在0.7-1.1之间的菌种，待用于烟酰胺中的烟酸转化时对其进行复苏处理。
实施例1
本实施例提供了一种烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法，包括以下步骤：
取10L前端工艺控制下得到的高烟酸含量的烟酰胺，加入2.0％wt的氨水，再接种入OD600为0.7菌种NIC-1。接种完毕后，加入盐酸溶液调节pH至6.8，在温度为25℃、摇床为320rpm的条件下进行时长为10小时的培养，动态监测转化效率，平均每小时检测一次烟酸的ppm值，结果见图1。对反应后的溶液进行蒸馏处理，得到白色烟酰胺成品晶体。
参见图1，图1为烟酸在菌种NIC-1作用下的动态转化，其中四条曲线为对比试验检测，1-1、1-2、1-3、1-4分别表示菌种NIC-1在实施例1条件下对4份不同含有烟酸的烟酰胺样品进行转化处理的数据曲线。
实施例2
本实施例提供了一种烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法，包括以下步骤：
取10L前端工艺控制下得到的高烟酸含量的烟酰胺，加入3.0％wt的氯化氨溶液，再接种入OD600为1.1菌种NIC-2。接种完毕后，加入NaOH溶液调节pH至7.0，在温度为35℃、摇床为350rpm的条件下进行时长不少于7小时的培养，动态监测转化效率，平均每小时检测一次烟酸的ppm值，结果见图2。对反应后的溶液进行蒸馏处理，得到白色烟酰胺成品晶体。
参见图2，图2为烟酸在菌种NIC-2作用下的动态转化，其中四条曲线为对比试验检测，2-1、2-2、2-3、2-4分别表示菌种NIC-2在实施例2条件下对4份不同含有烟酸的烟酰胺样品进行转化处理的数据曲线。
实施例3
本实施例提供了一种烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法，包括以下步骤：
取10L前端工艺控制下得到的高烟酸含量的烟酰胺，加入2.5％wt的氯化氨溶液，再接种入OD600为0.7菌种NIC-3。接种完毕后，加入NaOH溶液调节pH至6.5，在温度为32℃、摇床为280rpm的条件下进行时长不少于4小时的培养，动态监测转化效率，平均每小时检测一次烟酸的ppm值，结果见图3。对反应后的溶液进行蒸馏处理，得到白色烟酰胺成品晶体。
参见图3，图3为烟酸在菌种NIC-3作用下的动态转化，其中四条曲线为对比试验检测，3-1、3-2、3-3、3-4分别表示菌种NIC-3在实施例3条件下对4份不同含有烟酸的烟酰胺样品进行转化处理的数据曲线。
实施例4
本实施例提供了一种烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法，包括以下步骤：
取10L前端工艺控制下得到的高烟酸含量的烟酰胺，加入2.0％wt的碳酸铵溶液，再接种入OD600为0.9菌种NIC-4。接种完毕后，加入盐酸溶液调节pH至6.8，在温度为25℃、摇床为320rpm的条件下进行时长不少于5小时的培养，动态监测转化效率，平均每小时检测一次烟酸的ppm值，结果见图4。对反应后的溶液进行蒸馏处理，得到白色烟酰胺成品晶体。
参见图4，图4为烟酸在菌种NIC-4作用下的动态转化，其中四条曲线为对比试验检测，4-1、7-2、4-3、4-4分别表示菌种NIC-4在实施例4条件下对4份不同含有烟酸的烟酰胺样品进行转化处理的数据曲线。
实施例5
本实施例提供了一种烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法，包括以下步骤：
取10L前端工艺控制下得到的高烟酸含量的烟酰胺，加入1.5％wt的硫酸铵溶液，再接种入OD600为0.8菌种NIC-5。接种完毕后，加入NaOH溶液调节pH至6.5，在温度为28℃、摇床为200rpm的条件下进行时长为9小时的培养，动态监测转化效率，平均每小时检测一次烟酸的ppm值，结果见图5。对反应后的溶液进行蒸馏处理，得到白色烟酰胺成品晶体。
参见图5，图5为烟酸在菌种NIC-5作用下的动态转化，其中四条曲线为对比试验检测，5-1、5-2、5-3、5-4分别表示菌种NIC-5在实施例5条件下对4份不同含有烟酸的烟酰胺样品进行转化处理的数据曲线。
图6为本发明方案其中5种组合微生物对含有烟酸的烟酰胺样品处理后的综合对比。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括在含有烟酸的烟酰胺溶液中加入水溶性供铵成分，再加入含有烟酸转化功能组合生物酶的微生物进行培养，将烟酸转化为烟酰胺。
2.根据权利要求1所述的一种烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法，其特征在于，所述的水溶性供铵成分的添加量为1.5-3％wt。
3.根据权利要求1或2所述的一种烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法，其特征在于，所述的水溶性供铵成分包括氨水、氯化氨、碳酸铵、硝酸铵或硫酸铵。
4.根据权利要求1所述的一种烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法，其特征在于，所述的含有烟酸转化功能组合生物酶的微生物采用的底盘细胞包括大肠杆菌BL21，粟酒裂殖酵母或酿酒酵母中的一种。
5.根据权利要求4所述的一种烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法，其特征在于，所述的含有烟酸转化功能组合生物酶的微生物包括至少含有羧酸还原酶与氨基转移酶的组合。
6.根据权利要求4所述的的一种烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法，其特征在于，所述的含有烟酸转化功能组合生物酶的微生物还包括半乳糖氧化酶或吡喃糖氧化酶或己糖氧化酶的一种或多种促氨基化生物酶。
7.根据权利要求5所述的一种烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法，其特征在于，所述的羧酸还原酶包括鸟分枝杆菌的羧酸还原酶MavCAR、来自于草分枝杆菌的羧酸还原酶MpCAR、或来源于真菌嗜热毁丝霉菌的羧酸还原酶TtCAR，采用异源转表达方式，在底盘细胞中表达。
8.根据权利要求5所述的一种烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法，其特征在于，所述的氨基转移酶包括谷氨酸草酰乙酸转氨酶、谷氨酸-丙酮酸转氨酶或丙氨酸转氨酶，采用异源转表达方式，在另一株或同一株底盘细胞中表达。
9.根据权利要求1所述的一种烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法，其特征在于，所述培养条件为温度25-35℃，摇床200-350rpm，pH6.5-7.0，OD600控制在0.7-1.1，时长4-10小时。
10.根据权利要求1所述的一种烟酰胺制备中烟酸含量的控制方法，其特征在于，在所述的培养阶段，还加入了外源性辅助因子；所述的外源性辅助因子包括NADPH、ATP、D-氨基酸、PLP、GTP、L-糖、CTP、dNTP或NADH。
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