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格氏物简单节杆菌微生物脱氢研究

陈希杨

  格氏物是合成倍他米松的重要中间体,倍他米松(Betamethasone),即16β-甲基-9α-氟氢化泼尼松(16β-Methy1-9α-fluoroprednisolone),是目前糖类皮质激素中作用最强的药物之一。其抗炎作用是氢化可的松(Hydrocortisone)的35倍,是地塞米松的2.5倍。倍他米松的合成一般采用剑麻或薯蓣皂素为起始原料,在合成路线中C_(1,2)的脱氢采用简单节杆菌进行,其反应式如下:本文首先对甾体药物工业现状、甾体药物生产新资源的开发、微生物转化在甾体药物转化中的应用、甾体激素的微生物脱氢研究进展及新技术的开发进行全面综述,并进行了展望。对实验室保藏的简单节杆菌通过初筛后并进行菌种的分离纯化,获得一株转化率较高的菌株02-7-6-14,以此为出发株进行菌种选育。采用紫外诱变,并结合CS~(137)-γ射线辐照复合诱变处理,获得较佳诱变株Q2-2-2-1。应用于格氏物脱氢反应,转化率为86.54%,转化率比出发株02-7-6-14提高了5%左右,且遗传性状稳定。本文考察了培养基组成及环境因子对该诱变株产脱氢酶的影响。通过单因素条件优化及正交试验确定最佳培养基组成为:葡萄糖0.4%,玉米浆1.2%,蛋白胨0.3%,KH_2PO_40.2%。产酶最适条件为:接种量20%,发酵初始培养基pH7.0~8.0,摇瓶装液量为100ml/250ml,诱导物加量为5mg/100ml,在培养期初期加入格氏物(诱导物)对产酶有很大的促进作用。金属离子Cu~(2+)和Fe~(3+)对产酶有很大的的抑制作用,Zn~(2+)和Fe~(2+)对产酶也有一定的抑制作用,Co~(2+)和Mg~(2+)对产酶有浙江工业大学硕士论文摘要一定的促进作用。表面活性剂泡敌和吐温80对产酶有一定的促进作用,而洗衣粉和SDS对菌体生长和产酶有很大的抑制作用。本文对转化工艺条件进行了较深入的研究,确定了发酵工艺的基本条件:接种量为 20%,装量为 100 ml/250 ml三角瓶,培养基初始 pH为 7刀~7.5,诱导物加量为 10 mg/L发酵液,试验中选用乙醇D5%)作为格氏物的增溶介质,其加量为7%,投料浓度为0.7%。合适浓度的氯化钻、外源电子受体(辅酶I、辅酶*、维生素K/和吐温80对转化都有一定的促进作用。首次将培养液稀释新工艺应用于格氏物简单节杆菌脱氢反应。试验中选用无菌水为稀释介质,当稀释比为1:1时,其转化率与原工艺相近,所以能大大降低生产成本。实验中还考察了超声处理菌体。投料后的发酵液及底物(稀释介质中析出后)对转化结果的影响。结合培养液稀释工艺,将底物在无菌水中析出并经超声处理后投料,转化率高达92.54%。发现超声处理能有效使底物颗粒细化,提高固体颗粒的比表面积,从而提高底物的溶解速率,起到强化传质的作用。在 10 L罐中进行小试,发现转化过程中提高通气量,转化速率加快,转化周期可以缩短。在该 10 L罐小试中,采用该诱变株转化率达到 86.7%左右。本文首次采用简单节杆菌游离细胞进行了格氏物脱氢反应动力学研究。其中包括酶稳定性试验,底物浓度对反应速度的影响,酶量对转化初速度的影响。由此建立了该反应的动力学模型及相应的动力学方程,并经线性回归得出反应动力学参数,模型计算结果与实验数据的比较表明提出的动力学模型能较合理的描述该转化过程。……   
[关键词]:简单节杆菌;格氏物;微生物脱氢
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:浙江工业大学2002年