羥丙基-β-環(huán)糊精對分枝桿菌降解植物甾醇的影響.pdf

1、植物甾醇（phytosterol，PS）經(jīng)生物轉(zhuǎn)化可形成雄甾-4-烯-3，17-二酮（Androst-4-ene-3，17-dione，.D）和雄甾1，4-二烯-3，17-二酮（Androst-1，4-diene-3，17-dione，ADD），AD（D）是合成甾體藥物的重要中間體。植物甾醇的低水溶性降低了反應(yīng)體系中底物的利用率和反應(yīng)速率，高濃度的底物/產(chǎn)物常導(dǎo)致生物催化劑的抑制或失活。羥丙基-β-環(huán)糊精（hydroxypropyl-β

2、-cyclodextrin，HP-β-CD）的特殊結(jié)構(gòu)使其能作為主體包結(jié)疏水性甾體，提高甾體的溶解度，同時作為底物/產(chǎn)物儲存庫，降低底物/產(chǎn)物毒性。論文以分枝桿菌（Mycobacterium sp.）M2生物降解植物甾醇側(cè)鏈生成AD（D）為反應(yīng)模型，建立了HP-β-CD作用下的植物甾醇側(cè)鏈降解生物轉(zhuǎn)化工藝，初步探討了HP-β-CD對植物甾醇生物轉(zhuǎn)化的作用機(jī)理。
　　 以實(shí)驗(yàn)室保藏的分枝桿菌M1、M2和M3為出發(fā)菌株，經(jīng)過含有Ca

3、CO3平板的透明圈法進(jìn)行初篩和搖瓶復(fù)篩，得到了性能較佳的菌株M2-14，當(dāng)植物子醇質(zhì)量濃度為3g/L，轉(zhuǎn)化168 h時植物甾醇轉(zhuǎn)化率達(dá)到63.2％。
　　 分析考察了有機(jī)溶劑、表面活性劑和超分子等反應(yīng)介質(zhì)對分枝桿菌M2降解植物甾醇生成AD（D）的影響。結(jié)果表明加入HP-β-CD構(gòu)建成一種新的超分子介質(zhì)體系可以提高植物甾醇生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率，當(dāng)植物甾醇質(zhì)量濃度為5g/L，轉(zhuǎn)化168 h時植物甾醇轉(zhuǎn)化率達(dá)到89.8％，較

4、對照實(shí)驗(yàn)提高了2.9倍。
　　 考察了HP-β-CD對菌種生長特性的影響，研究表明，分枝桿菌M2不能利用HP-β-CD；在液體培養(yǎng)基中HP-β-CD的添加不影響分枝桿菌M2的生長速率和生長量。經(jīng)過高壓液相色譜、紅外光譜和核磁共振光譜分析，HP-β-CD的添加不影響植物甾醇的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)。
　　 建立了含有HP-β-CD的超分子體系的植物甾醇生物轉(zhuǎn)化工藝。植物甾醇質(zhì)量濃度為5g/L～10g/L，轉(zhuǎn)化0h時添加與植物甾醇摩爾

5、比為2:1的羥丙基-β-環(huán)糊精，轉(zhuǎn)化72 h，植物甾醇轉(zhuǎn)化率達(dá)到85.1‰～90.8％。
　　 確立了7 L發(fā)酵罐內(nèi)植物甾醇生物轉(zhuǎn)化的工藝條件。在植物甾醇質(zhì)量濃度為5g/L時，植物甾醇轉(zhuǎn)化率達(dá)到99％，其中ADD的生成率為80.5％，AD的生成率為3.4％。
　　 初步研究了HP-β-CD對植物甾醇生物轉(zhuǎn)化的作用機(jī)理。添加與植物甾醇2倍摩爾比的HP-β-CD時，植物甾醇的溶解度由對照的0.66 mg/L增加到27.42