菌株Bacillus sp ST06-95转化植物甾醇为雄甾烯酮发酵条件的优化

利用本研究室筛选获得的Bacillus sp ST06-95为出发菌株,对植物甾醇进行选择性侧链降解制备雄甾-4-烯-3,17-二酮 (AD)和雄甾-1,4-二烯-3,17-二酮(ADD).对转化条件如底物浓度、投料方法、投料时间进行了摸索,对发酵初始pH、转化时间、发酵温度、接种量、培养基组成等进行了优化.结果表明,用0.4%的Tween80配合超声波溶解、底物浓度为0.5%、菌体未生长时投加底物转化效果最佳.最佳发酵条件为:初始pH7.0、接种量12%、发酵温度30℃、发酵时间160h,发酵培养基中甘油与葡萄糖的含量为1∶ 4.在最佳转化条件下产物ADD与AD的得率从优化前的29.5%提高到42.5%,其中ADD与AD的含量比值大约为4∶ 1.     

菌株Bacillus sp ST06-95转化植物甾醇为雄甾烯酮发酵条件的优化

利用本研究室筛选获得的Bacillus sp ST06-95为出发菌株,对植物甾醇进行选择性侧链降解制备雄甾-4-烯-3,17-二酮（AD）和雄甾-1,4-二烯-3,17-二酮（ADD）。对转化条件如底物浓度、投料方法、投料时间进行了摸索,对发酵初始pH、转化时间、发酵温度、接种量、培养基组成等进行了优化。结果表明,用0.4%的Tween80配合超声波溶解、底物浓度为0.5%、菌体未生长时投加底物转化效果最佳。最佳发酵条件为:初始pH7.0、接种量12%、发酵温度30℃、发酵时间160h,发酵培养基中甘油与葡萄糖的含量为1∶4。在最佳转化条件下产物ADD与AD的得率从优化前的29.5%提高到42.5%,其中ADD与AD的含量比值大约为4∶1。      

降解植物甾醇产雄甾1,4-二烯-3,17-二酮工程菌株的构建及转化培养基优化

雄甾-1,4-二烯-3,17-二酮(ADD)作为甾体激素药物不可替代的中间体,是多种激素类药物的原材料。在分枝杆菌(Mycobacterium sp.ZFZ)体内过表达3-甾酮-Δ¹脱氢酶(KstD),获得一株ADD生产菌,随后研究了不同培养基组成对该菌株生产ADD的影响。在单因素的基础上,以ADD产量为衡量指标,采用响应面法优化了转化培养基的组成,并建立各影响因素变化的二次回归方程。结果表明,最适宜的转化培养条件为玉米浆23 g/L、葡萄糖9 g/L、硝酸钠2.8 g/L、磷酸氢二钾2 g/L。此条件下底物甾醇浓度为10 g/L时,ADD的产量可达(4.12±0.18) g/L,ADD产量比出发菌株提高了近18倍。     

微生物降解植物甾醇侧链生产雄甾烯二酮的研究进展

甾体激素类药物是我国医药领域的重要门类,雄甾烯二酮是甾体激素类药物不可替代的中间体。微生物选择性降解植物甾醇侧链生成雄甾烯二酮,能替代复杂的多步化学合成法,并减轻目前由于薯蓣皂素为原料造成的资源紧缺,对合理利用我国的甾体植物资源,推动制药行业的发展有着重要的意义。本文结合相关的研究进展,综述了微生物选择性降解植物甾醇侧链菌种的选育与改良,水相体系中转化条件的优化及几种非水相转化系统的研究状况,并针对传统诱变育种耗时、费力、正突变率低、突变性状比较分散等缺陷,提出通过基因组改组技术实现突变性状优化重组,为构造甾醇微生物转化高产菌种提供广阔的发展空间。     

Nocardia canicruria BF313催化甾体9α-羟基化发酵工艺优化

应用微生物转化的方法,以Nocardia canicruria BF313作为实验菌株,雄烯二酮为底物,研究了生物法制备9α-羟基雄烯二酮的新工艺。实验考察了转化培养基成分、投料方式、初始pH等因素对微生物转化生成9α-羟基雄烯二酮的影响。最终确定的发酵培养基为:15g/L葡萄糖,2g/L蛋白胨,5g/L酵母粉,1.5g/L硫酸亚铁。灭菌前调pH为7.0,以4%的接种量接种,预培养16h后以拟结晶方式投加底物,经过48h的转化,在投料浓度为10g/L情况下,底物转化率可高达97.2%,在投料浓度20g/L情况下,底物转化率也可达82.7%,投料浓度高于国际水平10g/L,具有极好的产业化前景。     

环糊精促进Burkholderia cepacia转化胆固醇生成胆甾-4-烯-3,6-二酮

Burkholderia cepacia可转化胆固醇生成甾体激素药物前体。通过质谱、红外光谱、核磁共振光谱等技术鉴定出一种有较高医药用价值的转化产物为胆甾-4-烯-3,6-二酮,但胆固醇的疏水性导致其转化得率较低。添加环糊精提高目标产物的转化得率,并考察环糊精对细胞生长及底物包埋情况的影响。分别选取多种环糊精(与胆固醇的摩尔比为1∶1)添加到转化体系,结果表明,甲基-β-环糊精和羟乙基-β-环糊精对提高胆甾-4-烯-3,6-二酮摩尔转化得率效果显著,分别是对照组的27.55倍和37.95倍。进一步优化羟乙基-β-环糊精的添加比例,当其添加量与底物胆固醇的摩尔比为2∶1时,产物胆甾-4-烯-3,6-二酮转化得率是摩尔比为1∶1时的1.59倍。红外光谱表征2 mol羟乙基-β-环糊精与1 mol底物胆固醇的包结络合情况,发现2 mol的羟乙基-β-环糊精可有效对胆固醇甾核的A环、侧链的26-C和27-C进行包被,形成稳定的包结物。羟乙基-β-环糊精可有效包被底物胆固醇,进而提高产物胆甾-4-烯-3,6-二酮的产率,为微生物转化生产胆甾-4-烯-3,6-二酮提供借鉴。     

利用胆固醇氧化酶转化胆固醇制备胆甾-4-烯-3-酮

用酶法催化氧化胆固醇制备胆甾-4-烯-3-酮相对于化学法合成具有反应简单、成本较低等优点.作者探讨了在正辛烷作为有机相的两相反应体系中,以胆固醇氧化酶催化氧化胆固醇制备胆甾-4-烯-3-酮的方法.在胆固醇质量浓度为40g/L,反应时间40min、反应温度40℃、磷酸缓冲液-正辛烷体积比32、通氧40L/h及搅拌转速300r/min下,胆固醇转化率达到92%,经薄板层析及紫外扫描,发现转化产物为单一的胆甾-4-烯-3-酮.     

固定化Colletotrichum lini ST-1转化去氢表雄酮为三羟基雄甾烯酮

面向三羟基雄甾烯酮的生物转化,选择合适的方法和材料对亚麻刺盘孢霉Colletotrichum lini ST-1进行固定,随后考察了固定化条件、转化条件和重复利用批次对固定化细胞的影响。结果表明,以海藻酸钠(SA)包埋的方法较为合适。优化的固定化条件为:SA 30 g/L,CaCl250 g/L;转化去氢表雄酮(DHEA)的最佳条件为:温度27℃,转速180 r/min,缓冲液浓度20 mmol/L,12 g固定化小球/20 mL缓冲液,添加11 mmol/L FeSO4、90 g/L甘油和20 g/L PEG。在该条件下进行生物转化,产物摩尔得率为68.7%,较游离细胞(51.2%)提高34.1%幅度。批次转化结果显示,底物最佳添加量为10 g/L。此时,固定化细胞可重复使用4批次,产能为1.09(g产物/g细胞),为游离细胞的3倍。     

分枝杆菌转化植物甾醇定向积累甾药中间体的代谢工程研究进展北大核心CSCD

甾体激素类药物在医药工业中地位突出,是仅次于抗生素的第二大类化学药物。甾体激素类药物的合成往往依赖于AD、ADD、9α-OH-AD、4-BNA等关键中间体的高质量生产,工业微生物转化植物甾醇发酵生产甾药中间体已成为当今甾体药物工业发展的主流。综述了工业分枝杆菌转化植物甾醇的代谢途径、关键酶系和分子机制,归纳了近年来利用基因工程技术对分枝杆菌植物甾醇代谢途径进行改造以定向积累目标甾药中间体的研究进展,并对未来的研究方向进行了预测,以期为甾药中间体的绿色生物制造提供有价值的参考。     

转化植物甾醇产22-羟基-23, 24-双降甾-1, 4-二烯-3-酮(HPD)工程菌株的构建及发酵培养基优化

22-羟基-23, 24-双降甾-1, 4-二烯-3-酮（HPD）作为一种重要的甾体药物中间体,是合成很多皮脂类药物的原材料。通过在分枝杆菌（Mycobacterium neoaurum DSM 1381）体内过表达3-甾酮-Δ1脱氢酶（KstD）基因,Mycobacterium neoaurum DSM 1381Z菌株发酵液中HPD的产量由71%提高到84%。在单因素选择的基础上,以产物HPD的产量作为衡量指标,利用响应面方法优化发酵培养基,建立各个因素之间变化的二次回归方程。结果表明,最合适的发酵培养基组成条件是玉米浆9 g/L、硝酸钠1.8 g/L、葡萄糖6 g/L、磷酸氢二钾2 g/L。此条件下5 g/L的植物甾醇,HPD的产量可达3.73 g/L,HPD的产量比原始菌株提高了大约2.7倍,具备潜在的工业化应用价值。     

1株产耐热脂肪酶根霉突变株的选育

采用紫外线、硫酸二乙酯、紫外线和硫酸二乙酯复合对实验室保藏的1株高产耐热脂肪酶的根霉SFE-L01菌株进行诱变处理,筛选获得1株突变株UD-23,产耐热脂肪酶活力比出发菌株提高了112.39%,达24 000.00 U/mL。对突变株UD-23的产酶条件及部分酶学性质进行了研究,结果表明,突变株UD-23所产脂肪酶最适作用温度为60℃,且具有良好的热稳定性。条件优化后,该突变株产酶酶活达30 000.00 U/mL,比优化前提高了25%。     

基于正交试验的根霉固态转化坎利酮工艺条件优化

与液态发酵相比,固态转化具有体积小、转化效率高、无基质抑制、便于提取、安全环保等优点。该研究首先通过单因素试验筛选出根霉（Rhizopus sp.）UJS-0602固态转化坎利酮生成11α-羟基坎利酮最适合的碳源、氮源、无机盐、营养因子种类及试验水平,且确定了较为适合的水分含量和底物添加量,再通过L16（45）正交试验研究了葡萄糖、硫酸铵、甘氨酸添加量以及水分含量、底物添加量对坎利酮转化率的影响。结果表明,固态发酵最适的培养条件为葡萄糖1%,硫酸铵0.6%,甘氨酸0.8%,底物添加量12%,料水比为1.0∶1（g∶mL）。在此条件下,坎利酮转化率可达到94.21%。     

雄烯二酮耐底物突变株的筛选及生物转化培养基优化

采用紫外、硫酸二乙酯复合诱变的方法对能选择性降解植物甾醇侧链的新金分支杆菌MN2进行诱变处理,利用梯度平板技术筛选高底物耐受性突变株,通过摇瓶发酵实验检测其转化性能,以期筛选出具有较高底物耐受性且转化生成雄烯二酮（androst-4-ene-3,17-dione,AD）能力提高的突变株。最终筛选到1 株能在含高浓度底物平板上生长的AD突变株MN4。在底物甾醇投料量为20 g/L,摇瓶发酵144 h时AD生成率为40.9%,较出发菌株提高了15.1%。经斜面接种连续传代5 次,MN4突变株遗传性状稳定。对突变株MN4的发酵培养基进行优化,通过正交试验确定的最佳培养基配比为：葡萄糖1 g/L,玉米浆25 g/L,磷酸二氢钠0.6 g/L,硝酸钠6.2 g/L,豆油160 g/L。根据该配方进行转化,得到AD的生成率为50.6%。     

克雷伯杆菌O852产反式二氢香芹酮关键酶转化条件及超声提取工艺优化

本研究以Klebsiella sp. O852为研究对象,使用超声提取的方法对其进行细胞破碎,对其转化柠檬烯生成反式二氢香芹酮的关键酶所在位置及转化条件进行了研究。通过单因素实验研究了超声时间、料液比、振幅对细胞破碎的效果的影响。最终设计Box-Behnken中心组合试验确定了最优提取条件。结果表明,该酶是一种胞内酶。最佳培养时间为8 h,此时为细胞生长的对数中期。转化时间为4 h时,在磷酸盐缓冲液中获得的酶活最高。通过单因素及响应面试验,获得提取该酶的最优条件为,超声时间21 min,料液比1:13,振幅36%,在此条件下,得到的酶活为(40.97±2.02) U/g。本研究为进一步研究该酶的纯化及酶学性质的探究提供了参考。     

裂壶藻突变株S1的细胞生长及其油脂合成的超微结构

本研究以裂壶藻野生株ATCC20888和其突变株S1为研究对象,通过透射电子显微镜观察细胞的生长和胞内油脂产生情况,比较分析了二者的细胞生长及胞内油脂合成规律。结果表明:突变株S1的细胞生长发育及油脂形成速度显著高于野生株,突变株S1藻细胞从生长第1 d起即明显可见单个藻细胞生长,随着培养过程的进行,S1细胞体积基本不变,并且难以看出囊膜包裹的多个藻细胞整体;细胞生长初期,S1胞内油脂呈单个透明状颗粒,随后油滴体积逐渐增大、连结成块、颜色呈深黑色,并可见片状油脂,基本充满整个细胞。本研究从显微水平揭示了不同藻株细胞生长和油脂合成的变化规律,科学解释了不同细胞油脂产量差异的原因,为后续深入理解裂壶藻的细胞生长过程和油脂合成机理提供了一定指导。     

产褐藻胶裂解酶菌株Cobetia sp. WG-007的筛选及发酵优化

以褐藻酸钠为唯一碳源,从腐烂的海带中筛选出一株高效降解褐藻胶的菌株,经形态、生理生化和16S rDNA测序鉴定,将其命名为Cobetia sp.WG-007。采用单因素和正交试验优化,确定该菌株摇瓶发酵最适产酶条件为褐藻酸钠6.0 g/L,蛋白胨5.0 g/L,NaCl 20 g/L、K2HPO40.25 g/L,菌株在25℃条件下发酵培养30 h达到最高酶活,为160.7 U/mL,相比优化前酶活力提高了3.52倍。     

纤维素酶产生菌的诱变选育及发酵条件优化

以康宁木霉为出发菌株,利用N+注入技术进行诱变选育,采用响应面法对诱变菌株HF-6产纤维素酶的发酵条件进行优化。结果显示：菌体的存活率随注入剂量的增加呈“马鞍型”曲线,注入剂量在(10～12.5)×1014ions/cm2区域内有高的正突变率。在注入能量为15keV、注入剂量为12.5×1014ions/cm2条件下,筛选得到1株遗传稳定性良好的高产菌株HF-6,其产纤维素酶活力稳定在0.217U/mL左右,较出发菌株提高52.82%;用Plackett-Burman设计法筛选出影响产纤维素酶的3个重要因素：pH值、装液量及硫酸铵质量浓度,通过响应面分析Box-Behnken设计法对筛选出的因素进行优化评价,得到滤纸酶活与3个因素的最优回归方程。通过验证实验,确定滤纸酶活最大时的最佳组合：pH5.75、硫酸铵质量浓度4.23g/L、装液量63mL/250mL,此时酶活可达0.233U/mL。     

一株产L-木酮糖菌株的分离筛选及鉴定

通过初筛和复筛从土壤中分离获得1株能够转化木糖醇生产一种稀有糖--L-木酮糖的芽孢杆菌ZN-14。利用该菌株的静息细胞以20 g/L木糖醇为底物,在pH 9.0、37 ℃条件下转化24 h,转化率达到26.62%。通过对菌株ZN-14形态特征观察、生理生化特性鉴定以及16S rDNA基因序列同源性的分析,将其鉴定为巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium）。