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5-甲基吡嗪-2-羧酸是一种重要的医药中间体,主要用于合成第二代口服降血糖药物格列吡嗪、新型抗高血压药物阿西莫司以及抗结核药物5-甲基吡嗪-2-羧酸甲酯等。因此,开发绿色、高效的5-甲基吡嗪-2-羧酸合成技术引起了国内外学术、工业界的广泛关注。本文首先建立了底物2,5-二甲基吡嗪和产物5-甲基吡嗪-2-羧酸的液相分析方法。从100余份土样中筛选到一株能够高效催化2,5-二甲基吡嗪合成5-甲基吡嗪-2-羧酸的菌株ZJB-LLJ。通过形态学、生理生化实验、16S rDNA序列和系统发育分析,确定该菌株为恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)。通过单因素实验优化了P.putida ZJB-LLJ产单加氧酶的发酵生产条件,确定了最适发酵条件为:在500 mL摇瓶中装液100 mL,接种12h的种子液,温度为30℃,pH为7-8,以对二甲苯为唯一碳源,诱导培养12 h后添加底物的实验结果为最好,同时采用分批流加的方式积累产物最快,转化528 h后5-甲基吡嗪-2-羧酸可达20.41 g/L,产率达到75.6%。在以上条件下,添加适量甘油有利于产物的积累,结果显示,再诱导培养8 h后保持甘油量在0.004 mol/L时可以时产率增加20%。同时进一步考察了静息细胞氧化过程中缓冲液pH、温度、底物浓度等参数的影响,得到了最适反应条件:温度30℃,缓冲液Tris-HCI,pH 8.0。确定了 10ml体系最适的菌浓度为0.01 g/ml,最适底物浓度为23 mM时催化转化12 h后的的转化率与产量分别为67%、2.21 g/L。以上结果表明,P.putida ZJB-LLJ在生物合成5-甲基吡嗪-2-羧酸中具有很好的工业化应用价值。