β-环糊精作用下甾体化合物的生物转化特性研究

作     者：王超 

作者单位：天津科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王敏

授予年度：2005年

学科分类：081703[工学-生物化工] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0836[工学-生物工程] 082203[工学-发酵工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 

主      题：β-环糊精 化合物RSA 植物甾醇 包结物 生物转化 

摘      要：本论文以17α-羟基孕甾-4-烯-3,20-二酮-21-醋酸酯(化合物RSA)的11β-羟化反应和植物甾醇(PS)的侧链降解反应为反应模型,研究了β-环糊精(β-CD)作用下甾体化合物的生物转化特性。初步探讨了β-CD影响甾体化合物生物转化特性的作用机理。主要研究内容和结果如下: 1、确定了化合物RSA的β-CD包结物形成的条件,显微观察、FTIR、TG-DSC分析证实β-CD-RSA包结物的形成。通过化学平衡常数的稳定性,推测在水溶液中β-CD与化合物RSA形成包结物的摩尔比为1∶1。结合FTIR初步推测出β-CD与化合物RSA在水溶液中的结合方式。β-CD与化合物RSA摩尔比为1∶1混合形成的β-CD-RSA包结物的饱和水溶液,28℃下的溶解度为9.12mg/L,比化合物RSA的饱和水溶液浓度增加5.26倍。X-衍射分析、TG-DSC分析证实了β-CD-PS包结物的形成。 2、加热发酵液至微沸,降温50℃后萃取发酵产物。氢化可的松(HC)的转化率随着β-CD与化合物RSA摩尔比的增加,由59.72%下降到接近于零。投料前加入β-CD,HC生成速率始终低于对照,最终生成率为45.15%,而空白对照的为57.74%。进一步证实β-CD包结化合物RSA限制了转化率的提高。β-CD-PS包结物的转化结果表明,产物AD(D)生成率随包结程度的加深,AD(D)生成率由22.3%下降为2.7%,呈下降趋势。用Tween80作为分散剂,AD(D)生成率为29%。β-CD包结PS不利于分支杆菌对PS的生物转化。 3、ESEM对投料后菌体观察,显示在生物转化过程中,化合物RSA被细胞吸附。犁头霉干细胞吸附的化合物RSA含量为5.17mg/g,进一步说明化合物RSA在转化时分散到细胞上。犁头霉干细胞吸附的化合物RSA含量是经β-CD处理的49.94倍,说明β-CD促进化合物RSA与细胞的分离。加有β-CD的发酵结果显示,发酵液溶解的HC浓度高于对照,也说明β-CD能够促进HC与细胞的分离。 4、采用先投料,3h后加入β-CD,调整β-CD的浓度为2.2g/L,HC 14h的转化率达到50.15%,对照实验结果为29.08%。β-CD对转化反应的加速推测是由于β-CD萃取HC,减少产物的反馈抑制。即β-CD的作用机制主要是一种分离作用机制。