4-氯乙酰乙酸乙酯羰基还原酶产生菌的筛选及产酶条件研究

从实验室保藏的菌株中,筛选到一株立体选择性较高的产4-氯乙酰乙酸乙酯(COBE)羰基还原酶的菌株———出芽短梗霉(Aureobasidiumpullulans)SW0202,菌体产酶条件研究表明,最佳的发酵培养基配方为:麦芽糖30.0g/L,酵母膏20.0g/L,蛋白胨3.0g/L,(NH4)2SO45.0g/L,KH2PO42.0g/L,MgSO4.7H2O0.7g/L,最适发酵温度及初始pH分别为:28°C和pH6.0。该菌在此条件下发酵培养24h,产菌丝体生物量16.78g干菌体/L,COBE羰基还原酶酶活力达到1007U/L。在COBE的转化反应中,产物S-CHBE的浓度达到10.12g/L,光学纯度>97%e.e.。     

酿酒酵母B5不对称还原制备手性药物中间体R-2′-氯-1-苯乙醇的研究

从 11株微生物中筛选出 4株具有不对称还原 2′ 氯 苯乙酮能力的酵母 ,其中酿酒酵母B5的还原产率与对映体选择性最佳。确定了酿酒酵母B5对 2′ 氯 苯乙酮还原的最佳反应时间为 2 4h ;最佳pH 8 0 ;最佳反应温度为2 5℃ ;最佳共底物为 5 % (体积比 )乙醇。同时研究了底物浓度、微生物的量、微生物的培养条件等对反应产率和立体选择性的影响。细胞浓度为 10 75mg mL(细胞干重 反应体积 )的酿酒酵母B5可将 6 47mmol L的 2′ 氯 苯乙酮10 0 %地转化为R 2′ 氯 1 苯乙醇 ,其对映体选择性为 10 0 %。酿酒酵母B5可重复利用的特点可提高产物的产量。     

固定化细胞有机相催化不对称还原β-羰基酯

将酵母细胞用海藻酸钙包埋后用于有机相催化不对称还原4-氯乙酰乙酸乙酯制备光学活性的4-氯-3-羟基丁酸乙酯,从中筛选得到具有较高立体选择性和还原能力的菌株假丝酵母SW0401,将此菌株的细胞固定化细胞作为研究对象,系统考察了固定化条件、固定化细胞大小、反应溶剂、初始底物浓度、辅助底物、固定化细胞热处理和抑制剂对还原反应的影响。结果表明,上述因素对反应的摩尔转化率和产物（S）-CHBE光学纯度有显著影响。固定化时所用缓冲液的pH值为7．0时和固定化细胞颗粒平均直径为2.5mm较合适,以正己烷为反应介质时反应的摩尔转化率和产物光学纯度最优,初始底物浓度以54.7mmol／L为宜,辅助底物以1-己醇为佳。对固定化细胞的热处理和添加抑制剂烯丙醇均能够明显改善产物的光学纯度,但对提高摩尔转化率有负面影响。     

化学-酶法制备L-高苯丙氨酸

以苯丙酸乙酯为原料,通过正交设计优化2-氧4-苯基丁酸盐的制备条件：苯丙酸乙酯与草酸二乙酯摩尔比为1：3,缩合反应时间为2．5h,H2SO4质量分数为20％,水解反应时间为15h,优化条件下2-氧-4-苯基丁酸盐的产率为68．24％。随后,利用E．coli A5所产的天冬氨酸转氨酶为生物催化剂制备L-高笨丙氨酸。酶转化反应的最适条件为：游离细胞体系pH、温度、底物质量浓度和细胞质量浓度分别为8．5、37℃、20g/L和30g／L;而固定化细胞体系则分别为7．0—9．0、40℃、10g／L和30g/L。采用廉价的L-谷氨酸（L—Glu）作为氨基供体,添加表面活性剂有利于提高L-HPA产率。通过研究固定化细胞转化反应进程,结果发现8h内90％的底物可转化为L—HPA。     

羰基还原酶产生菌Candida ontarioensis制备(R)-2-氯-1-(3-氯苯基)乙醇

从实验室保藏的菌株中筛选获得Candida sp.PT2A,并通过18S rRNA鉴定为安大略假单胞菌Candida on-tarioensis。对C.ontarioensis不对称还原合成(R)-2-氯-1-(3-氯苯基)乙醇的发酵产酶条件和转化条件进行优化,确定了最适的发酵产酶条件和转化条件:温度30℃,初始pH 6.5,摇床转速180 r/min,菌体质量浓度200 g/L。采用2-氯-1-(3-氯苯基)乙酮质量浓度为10 g/L时,还原反应72 h,(R)-2-氯-1-(3-氯苯基)乙醇的e.e.值为99.9%,产率为99%;底物质量浓度提高至30 g/L时,产率下降为84.3%。采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对C.ontarioensis细胞进行通透性处理(CTAB g/L,4℃下处理20 min),在30 g/L底物下反应24 h,产物的e.e.和产率分别达到99.9%和97.5%。     

酿酒酵母B5不对称还原制备手性药物中间体R-2′-氯-1-苯乙醇的研究

从11株微生物中筛选出4株具有不对称还原2′-氯-苯乙酮能力的酵母,其中酿酒酵母B5的还原产率与对映体选择性最佳。确定了酿酒酵母B5对2′-氯-苯乙酮还原的最佳反应时间为24h;最佳pH 8.0;最佳反应温度为25℃;最佳共底物为5%（体积比）乙醇。同时研究了底物浓度、微生物的量、微生物的培养条件等对反应产率和立体选择性的影响。细胞浓度为10.75mg/mL（细胞干重/反应体积）的酿酒酵母B5可将647mmol/L的2′-氯-苯乙酮100%地转化为R-2′-氯-1-苯乙醇,其对映体选择性为100%。酿酒酵母B5可重复利用的特点可提高产物的产量。     

高分子膜载体固定化酵母催化2-辛酮不对称还原

以戊二醛交联尼龙6膜载体固定化面包酵母DX213,采用固定化酵母细胞催化2-辛酮不对称还原得到(R)-2-辛醇。系统考察了有机溶剂、反应时间、pH、底物、辅助底物和热处理等因素对反应的产率和光学选择性的影响。结果表明,上述因素对酵母细胞催化不对称合成(R)-2-辛醇反应均有显著影响。二氯甲烷为该反应最适有机溶剂,在固定化细胞57 g/L(50℃预热50 min),水相与有机溶剂相体积比4/1,pH 7.0,初始2-辛酮浓度为60 mmoL/L(分别在反应0,10,17 h等分添加),蔗糖5.7 g/L和28℃条件下反应48 h,(R)-2-辛醇的产率和e.e.值分别达到89.3%和96.8%。     

南海深海微生物酯酶EST12-7在制备(R)-2-氯丙酸乙酯中的应用研究

利用来源南海深海的微生物酯酶EST12-7不对称水解反应拆分制备（R）-2-氯丙酸乙酯。并探寻了温度、pH、底物浓度、有机溶剂和反应时间等因素对酯酶EST12-7催化制备（R）-2-氯丙酸乙酯的影响。结果表明,深海微生物酯酶EST12-7催化制备（R）-2-氯丙酸乙酯的最佳反应条件为：13.8 μg/ml酯酶EST12-7,50 mmol/L（±）-2-氯丙酸乙酯,2%正癸醇,pH8.5,30℃,0.05mol/L Tris-HCl,反应60 min。在最佳反应条件下,（±）-2-氯丙酸乙酯的转化率可达49%,所制备的（R）-2-氯丙酸乙酯的光学纯度为98%。通过对酯酶EST12-7拆分制备（R）-2-氯丙酸甲酯和（R）-2-氯丙酸乙酯进行比较,2-氯丙酸酯中的链长对酯酶EST12-7拆分反应有极大的影响。     

生物催化3-(4-氯苯基)-戊二腈去对称性水解合成光学纯巴氯芬的关键前体

研究了利用生物催化剂制备(S)-4-氰基-3-(4-氯苯基)-丁酸.以3-(4-氯苯基)-戊二腈为底物,采用苯酚-次氯酸钠法对实验室保藏的菌株进行筛选,得到一株产物立体选择性较高的菌株赤霉菌Gibberella intermedia WX12,并对其催化特性和发酵条件进行了初步研究.以30 g/L的乳糖和20 g/L的蛋白胨分别为碳、氮源,发酵培养96 h,收集的菌体在50 mmol/L磷酸缓冲液(pH 8.0)中30℃催化反应24 h,将3-(4-氯苯基)-戊二腈转化为4-氰基-3-(4-氯苯基)-丁酸,产率为90％.将产物化学转化为巴氯芬,手性HPLC分析表明水解产物构型是(S),其对映异构体过量值ee＞ 99％.该产物可以用来合成光学纯的(R)-和(S)-巴氯芬.     

Bacillus megaterium WZ009催化合成(R)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯和(S)-3-羟基-γ-丁内酯

以外消旋4-氯-3-羟基丁酸乙酯为唯一C源的富集培养筛选得到一株菌株WZ009,经16S rDNA测序鉴定为巨大芽胞杆菌(Bacillus megaterium)。B.megaterium WZ009静息细胞可以立体选择性催化(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯水解和脱氯反应得到光学纯的(R)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯(e.e.≥99%)和(S)-3-羟基-γ-丁内酯(e.e.≥95%)。笔者对B.megaterium WZ009不对称催化反应影响因素(温度、pH、中和剂、底物浓度、时间进程以及细胞重复利用)进行优化研究,确定了该反应体系最优条件:底物浓度200 mmol/L,中和剂氨水,pH 7.2,40℃反应12 h,转化率达到50.6%,底物对映体过量值为99.6%。该生物催化合成(R)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯和(S)-3-羟基-γ-丁内酯过程具有良好的工业化应用前景。     

嗜麦芽黄单胞菌游离细胞催化合成α-熊果苷

研究了利用嗜麦芽黄单胞菌BT-112(Xanthomonas maltophilia BT-112)游离细胞生物催化合成α-熊果苷,系统探讨了温度、对苯二酚浓度、对苯二酚与蔗糖摩尔比、反应时间、转速、细胞浓度、磷酸缓冲溶液pH值和浓度对反应转化率的影响。最佳反应条件为:反应温度为25℃,菌体对对苯二酚的最大耐受度为30mmol/L,蔗糖和对苯二酚的摩尔比为20∶1,反应时间为45h,摇床转速为160r/min,细胞浓度为85g/L,磷酸缓冲溶液浓度为25mmol/L、pH值为8.0。在此条件下α-熊果苷转化率高达86.7%(以对苯二酚计算)。     

不同电子供体对2,4-二氯酚还原脱氯的影响

以葡萄糖、乙酸钠、Fe0、Fe0 葡萄糖、Fe0 乙酸钠作为电子供体,接种未驯化厌氧混合菌,考察2,4-二氯酚(2,4-DCP)的还原脱氯特性及Fe0作为电子供体的最佳作用条件与持续性特征.结果表明:与葡萄糖的作用相比,Fe0 葡萄糖可有效提高目标物脱氯效果;乙酸钠、Fe0及Fe0 乙酸钠均为有效电子供体,其中Fe0作为电子供体时目标物脱氯效果最佳,最佳作用条件为初始pH8.0,Fe0投加量2.0 g/L,4-CP为其主要脱氯中间产物;Fe0可持续供给2,4-DCP还原脱氯所需电子,而乙酸钠不断消耗后其脱氯效果与Fe0作为电子供体有明显差距.     

4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯羰基还原酶产生菌的筛选及产酶条件研究

对实验室保藏菌种进行筛选,得到一株葡萄汁酵母Saccharomyces uvarum SW-58,对其产酶条件进行优化,其发酵培养基组成:醋酸钠60 g/L,玉米浆30 g/L,KH2PO46 g/L,MgSO4.7H2O 1 g/L;培养条件为:发酵温度30℃,初始pH 6.0,发酵周期36 h。4,4,4-三氟乙酰乙酸乙酯羰基还原酶酶活最高可达388.1 U/L,产物的浓度由优化前的3.5 g/L提高到4.6 g/L,所得产物的光学纯度由优化前的60.8%e.e.提高到85.0%e.e。     

生物催化法合成6-氰基-（3R，5R）-二羟基己酸叔丁酯

利用E.coli BL21／pCDFDuet-gdh—cr-X共表达全细胞催化6-氰基-（5R）-羟基-3-羰基己酸叔丁酯不对称还原合成6-氰基-（3R,5R）-二羟基已酸叔丁酯。结果表明：在菌体用量4．85g/L、葡萄糖与底物质量浓度比为1：1、温度28℃、pH7．0条件下,80．0g／L6-氰基-（5R）-羟基-3-羰基己酸叔丁酯生物还原2h后,底物转化率可达99．0％,产物d.e．值大于99．5％。在考察范围内,NADP^＋用量对催化效率无显著作用。     

羰基还原酶产生菌SW2026的产酶条件及其不对称催化还原4＇-氯苯乙酮

以4＇-氯苯乙酮为模型底物,对筛选得到的Candida krusei SW2026的羰基还原酶产酶条件进行研究。结果表明：适宜的发酵培养基组成为甘油50g/L,玉米浆20g／L,KH2PO4 4g／L,MgSO4·7H2O 1．5g／L;适宜的培养条件为温度30℃,初始pH6,摇床转速200r／min,发酵周期48h。在产酶发酵条件下培养的湿细胞对4＇-氯苯乙酮进行不对称还原反应,产物（S）-4＇-氯-α-苯乙醇的产率最高达88．56％,e．e．值稳定在87％左右。     

α-氯丙酸脱卤酶发酵条件研究

以从厌氧污泥中分离筛选获得的对α-氯丙酸有高效脱卤能力的微生物菌株W20为出发菌株,对其发酵生产脱卤酶的工艺进行了研究。其产脱卤酶培养基组成为:葡萄糖20.0 g/L,尿素1.0 g/L,酵母膏0.5 g/L,Na2HPO4.12H2O 3.2 g/L,KH2PO41.5 g/L,无水MgSO40.098 g/L,微量元素液10 mL/L,维生素溶液5.0 mL/L。产酶条件为:接种量10%,培养基初始pH7.0,培养温度30℃,装液量80 mL/250 mL摇瓶,摇床转速180 r/min。在以上获得的培养基和培养条件下培养48 h后测酶活,脱卤酶活力达到8.76 U/g干菌体,比在原始条件下提高约10倍。     

氧化葡萄糖酸杆菌生物催化1,3-丙二醇合成3-羟基丙酸

3-羟基丙酸是一种潜在的重要化工产品,可作为中间体合成多种有经济价值的工业用化合物。文中利用氧化葡萄糖酸杆菌生物催化1,3-丙二醇合成3-羟基丙酸。首先在50 mL摇瓶中(转化体系为10 mL)考察细胞加入量、底物和产物浓度等对催化反应的影响。在此基础上,在2 L鼓泡塔中(转化体系为1 L),采取适当的补料方式和生物转化与分离相耦合的手段解除抑制,以提高目标产物终浓度。结果表明:高底物和产物浓度通过降低反应初速度抑制转化的进行,并确定了最佳催化反应条件为6 g/L菌体量,pH 5.5。利用流加补料方式维持反应体系中底物浓度在15~20 g/L,经过60 h的反应,3-羟基丙酸的浓度达到60.8 g/L,生产强度为1.0g/(L.h),转化率为84.3%。采用生物转化与分离相耦合的方法,经过50 h的转化反应,3-羟基丙酸的总产量达76.3 g/L,生产强度为1.5 g/(L.h),转化率83.7%。研究结果对利用氧化葡萄糖酸杆菌的不完全氧化醇类化合物特性实现其在工业生物催化中的应用具有一定的指导意义。     

（S）-（-）-β-羟基苯丙酸乙酯的微生物法合成

采用酿酒酵母CGMCC No．2266菌体,不对称还原β-羰基苯丙酸乙酯制备光学纯（S）-（-）-β-羟基苯丙酸乙酯。结果表明：采用初始pH为8．0的液体发酵培养基培养的CGMCCNo．2266菌体经过50℃预热处理30min后用于生物转化获得的（S）-（-）-G-羟基苯丙酸乙酯对映体过剩值可以达到100％ee。确定了合成（S）-（-）-β-羟基苯丙酸乙酯的较佳转化条件为pH7．0,温度30℃,转化时间24h,底物浓度为3．63mmol／L,菌体用量为86g/L（干重／反应体积）。以10％葡萄糖为辅助底物,产率比不加辅助底物时提高了75．4％。在最佳转化条件下反应转化率及（S）-（-）-β-羟基苯丙酸乙酯对映体过剩值可分别达到98．4％和100％ee。     

Gibberella intermedia C2转化4-雄甾烯-3、17-二酮的研究

甾体化合物具有独特的生理活性,已被广泛应用于抗炎、利尿、免疫、避孕及抗癌等领域。近些年,生物催化与转化在甾体药物中间体合成中发挥的作用日益强大。为了能够合成一些具有潜在价值的新型甾体化合物,以实验室菌种库中保藏的一株Gibberella intermedia C2为研究对象,选取了雄甾烷中一种有广泛用途的化合物4-雄甾烯-3、17-二酮(简称雄烯二酮,AD)为底物进行生物转化。转化液经提取分离,最终获得2个转化产物,经结构鉴定分别为15α-OH-AD和11α,15α-diOH-AD。转化机制研究发现,G.intermedia C2先将底物的15位羟基化生成15α-OHAD,再将其11位羟基化形成双羟基产物。赤霉菌能够特异性、有序地完成对AD的两步羟化反应。此外,通过工艺优化,确定了羟化4AD反应的最适工艺参数如下:发酵培养基的初始pH 6.5,装液量30ml/250ml,底物浓度6.0g/L,转化温度28℃,摇床转速220r/min,转化周期为84h。此时,底物AD的摩尔转化率达到81.5%。     

α-淀粉酶水解魔芋飞粉最佳条件优化的研究

本研究采用单因素和正交试验的方法对α-淀粉酶水解魔芋飞粉的酶用量、pH值、温度、[Ca2 ]和底物浓度等条件进行优化,结果表明当α-淀粉酶用量为4u/g淀粉、pH为6.0、温度为60℃、[Ca2 ]为0.01mol/L和底物浓度为8%时,水解度达20%,为最佳反应条件,研究为进一步利用α-淀粉酶水解魔芋飞粉生产燃料乙醇奠定了基础.