Gibberella intermedia CA3-1羟基化去氢表雄酮的工艺

利用Gibberella intermedia CA3-1对甾体化合物去氢表雄酮(DHEA)进行C7α-羟基化反应研究。用单因素实验的方法考察接种量、装液量、转速、有机溶剂助溶、投料浓度以及底物投加时间对产物7α-羟基去氢表雄酮(7α-OH-DHEA)生成的影响。最终确定最适工艺条件:接种量6%,装液量30 m L(250 m L三角瓶),转速220 r/min,体积分数6%丙二醇助溶,接种时即添加底物,底物DHEA质量浓度1 g/L,转化时间36 h。采用优化后的转化条件,7α-OH-DHEA摩尔得率为72.34%。     

三羟基雄甾烯酮高转化菌株的选育及工艺优化

以能将去氢表雄酮 (DHEA) 转化为三羟基雄甾烯酮 (7α,15α-diOH-DHEA) 的赤霉菌Gibberella intermedia CA3-1为出发菌株,对其进行了诱变选育及工艺优化,以期提高转化效率。采用0.12 mg/mL亚硝基胍诱变处理赤霉菌孢子悬液30 min,以350 μmol/L酮康唑为最低抑制浓度进行抗性平板筛选,最终获得一株遗传稳定性较好的高产菌株M-10,其产物摩尔得率达到70.2%,为出发菌株的1.2倍。通过摇瓶转化工艺的优化,确定了突变菌株的最适转化工艺。在优化的转化工艺下,当底物DHEA投料浓度为5 g/L时,7α,15α-diOH-DHEA摩尔得率提高到75.6%,较原始菌株提高了31.3%。     

高效转化植物甾醇为9α-OH-AD的分枝杆菌诱变选育及工艺优化

以实验室前期筛选得到的分枝杆菌(Mycobacterium sp.LY-1)为出发菌株,采用等离子诱变(ARTP)技术选育出能高效转化植物甾醇为重要甾体药物中间体9α-羟基雄甾-4-烯-3,17-二酮(9α-OH-AD)的菌株,并对其转化工艺进行优化。经过ARTP诱变选育得到遗传稳定性较好的分枝杆菌突变株Mycobacterium sp.C33,当底物植物甾醇投料浓度为15 g/L时,转化生成9α-OH-AD的摩尔得率达到15.5%,较原始菌株提高34.8%。继而采用正交实验设计方法,对突变菌的发酵培养基组分进行优化,并建立了油水双相转化体系,进一步提高了突变菌株C33的产物摩尔得率,最高达到47.0%,较优化前(15.5%)提高了2倍。     

α-酮戊二酸依赖型双加氧酶催化特性及反应耦联辅因子对其催化羟基化反应的影响

【目的】以重组大肠杆菌表达的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)L-异亮氨酸双加氧酶(L-isoleucine dioxygenase,IDO)为研究对象,考察其催化L-异亮氨酸(L-Ile)羟基化反应的影响因素,构建IDO催化合成羟基氨基酸的反应体系。【方法】通过Ni-NTA亲和层析法从重组大肠杆菌(Escherichia coli)BL21/p ET28a-ido中纯化获得重组IDO,以L-Ile为底物,考察重组IDO催化羟基化反应的影响因素,并进一步针对耦联反应优化α-酮戊二酸(α-KG)在重组IDO酶促转化体系中的添加浓度。【结果】基于重组IDO催化L-Ile羟基化的活性测定,计算该酶Km为0.247 mmol/L,kcat为1.260 s-1,kcat/Km为5.101 L/(mmol·s),与其他同源酶动力学参数比较分析表明,重组IDO的底物亲和性及催化效率较高。重组IDO催化反应的最适温度为20°C、最适p H为7.0;在35°C以下较为稳定;反应体系中Fe2+最适浓度为1 mmol/L。重组IDO可催化不同L-氨基酸反应,对L-异亮氨酸、L-正亮氨酸、L-甲硫氨酸的活性较高。通过优化α-KG浓度,反应体系中添加30 mmol/Lα-KG时,可将底物浓度提高至70 mmol/L,产物4-羟基异亮氨酸(4-HIL)的摩尔产率达66.20%,表明α-KG作为反应耦联辅因子,其浓度对重组IDO催化L-Ile羟基化具有显著影响。【结论】重组IDO的底物亲和性、催化效率、最适催化条件、稳定性等基本性质有利于催化L-Ile羟基化反应。在其催化反应体系中,α-KG作为反应耦联辅因子,对酶促转化效果影响显著。研究结果为4-HIL及其他羟基氨基酸的酶促转化提供了研究基础。     

Penicillium raistrickii 15α羟基化左旋乙基甾烯双酮工艺研究

通过生物转化技术对甾体化合物左旋乙基甾烯双酮进行15α位羟基化,合成了重要的药物中间体15α-羟基左旋乙基甾烯双酮,对生物转化工艺进行了优化。重点对底物的助溶剂进行了筛选,同时对培养基成分,接种量,初始pH,通气量,投料浓度,投料时间,转化时间等转化条件进行了优化。结果表明:在摇瓶发酵中,Penicilliumraistrickii对甾体化合物左旋乙基甾烯双酮生物转化,产物15α-羟基左旋乙基甾烯双酮转化率达到60%,在发酵罐放大试验中,转化率达到50%以上。具有工业生产前景。     

微乳体系中11β-羟基甲羟孕酮的C1,2生物脱氢

为改善过程传质,提高甾类药物中间体11β-羟基甲羟孕酮C1,2生物脱氢转化率,采用简单节杆菌Arthrobacter simplex UR016菌株在Tween-80/乙醇/食油/水构成的微乳体系中进行生物脱氢,并考察了微乳体系组成、转化温度、投料浓度对脱氢反应的影响。结果表明:以菌体培养液作为水相,食油作为油相构建微乳体系,食油最适加量为10g/L,表面活性剂Tween-80加量为4g/L;底物经醇溶后水析投料,乙醇最适加量为发酵液体积的7%(V/V);最适转化温度为33oC;当底物浓度为4g/L时,在构建的微乳体系中转化46h,脱氢转化率达88.6%,与水相转化工艺相比提高了66.2%。在该体系中疏水性11β-羟基甲羟孕酮底物得到了有效的增溶和扩散,生物脱氢转化率明显提高。     

分枝杆菌LY-1转化植物甾醇产9α羟基雄烯二酮的发酵工艺优化

9α-羟基雄甾-4-烯-3,17-二酮(9α-OH-AD)是一种重要的甾体药物中间体,可用于糖皮质激素类药物的生产。为了提高目的产物的产量,以分枝杆菌(Mycobacterium sp.) LY-1作为出发菌株,研究不同碳源、氮源、磷酸盐和金属离子等培养基组分对菌株LY-1转化植物甾醇生产9α-OH-AD的影响,结合正交试验优化,确定最适培养基组分为玉米浆30 g/L、KNO_3 4.0 g/L、NaH_2PO_4 1.2 g/L、FeSO_4 0.075 g/L及CaCl_2 0.10 g/L。在此条件下,当植物甾醇投料质量浓度为15 g/L时,产物得率达到43.9%～44.9%。通过单因素实验优化培养条件,得到最适培养条件为pH 8.0、接种量2%、温度30℃时,9α-OH-AD的得率可达46.2%～47.0%,比优化前提高了22.1%,产量达到5.21 g/L,具有潜在的工业应用价值。     

Penicillium raistrickii15α羟基化左旋乙基甾烯双酮工艺研究*

通过生物转化技术对甾体化合物左旋乙基甾烯双酮进行15α位羟基化,合成了重要的药物中间体15α-羟基左旋乙基甾烯双酮,对生物转化工艺进行了优化。重点对底物的助溶剂进行了筛选,同时对培养基成分,接种量,初始pH,通气量,投料浓度,投料时间,转化时间等转化条件进行了优化。结果表明:在摇瓶发酵中,Penicilliumraistrickii对甾体化合物左旋乙基甾烯双酮生物转化,产物15α-羟基左旋乙基甾烯双酮转化率达到60%,在发酵罐放大试验中,转化率达到50%以上。具有工业生产前景。     

谷氨酸棒杆菌L-天冬氨酸α-脱羧酶在大肠杆菌中的表达及酶转化生产β-丙氨酸

【目的】克隆谷氨酸棒杆菌来源L-天冬氨酸α-脱羧酶基因, 实现其在大肠杆菌中的异源表达, 并进行酶转化L-天冬氨酸合成β-丙氨酸的研究。【方法】PCR扩增谷氨酸棒杆菌L-天冬氨酸α-脱羧酶基因pand, 构建表达载体pET24a(+)-Pand, 转化宿主菌大肠杆菌BL21(DE3), 对重组菌进行诱导表达, 表达产物经DEAE离子交换层析和G-75 分子筛层析纯化后进行酶学性质研究, 然后进行酶转化实验, 说明底物和产物对酶转化的影响。【结果】重组菌SDS-PAGE分析表明Pand表达量可达菌体总蛋白的50%以上, AccQ·Tag法检测酶活达到94.16 U/mL。该重组酶最适反应温度为55 °C, 在低于37 °C时保持较好的稳定性, 最适pH为6.0, 在pH 4.0?7.0范围内有较好的稳定性。酶转化实验说明: 底物L-天冬氨酸和产物β-丙氨酸对转化反应均有抑制作用; 实验建立了较优的酶转化反应方式, 在加酶量为每克天冬氨酸3 000 U时, 以分批加入固体底物L-天冬氨酸的形式, 使100 g/L底物转化率达到97.8%。【结论】重组L-天冬氨酸α-脱羧酶在大肠杆菌中获得高效表达, 研究了酶转化生产β-丙氨酸的影响因素, 为其工业应用奠定了基础。     

离子液[Bmim]Br中β-葡萄糖醛酸苷酶催化甘草酸选择性水解

甘草酸可被β-葡萄糖醛酸苷酶选择性地催化水解为单葡萄糖醛酸甘草次酸(GAMG),GAMG具有较甘草酸更显著的抗癌、抗炎等药理作用。对5种不同溶剂体系中β-葡萄糖醛酸苷酶催化甘草酸的选择性水解反应进行考察,并对离子液的浓度、底物浓度、反应温度和反应时间对产率的影响进行探讨,旨在提高GAMG的产率,更好地应用于医药及工业生产。结果表明,在离子液([Bmim]Br)体系中,甘草酸水解生成GAMG的产率高达99.6%,比常用磷酸缓冲液体系中高10%,且副产物少。在离子液浓度为0.01 mol/L～0.06 mol/L范围内,GAMG产率与离子液浓度呈线性关系,当[Bmim]Br浓度为0.06 mol/L,反应温度为45℃时,反应5 h,甘草酸可被完全转化生成GAMG。离子液[Bmim]Br可提高β-葡萄糖醛酸苷酶的稳定性,可作为友好溶剂应用于甘草酸的选择性催化水解制备GAMG。