β-环糊精作用下甾体化合物的生物转化特性研究

论文题目: β-环糊精作用下甾体化合物的生物转化特性研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 微生物与生化药学

作者: 王超

导师: 王敏

关键词: 环糊精,化合物,植物甾醇,包结物,生物转化

文献来源: 天津科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 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。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

1.前言

1.1 环糊精的结构和性质

1.1.1 环糊精的化学结构特点及其分类

1.1.2 环糊精的物理性质

1.1.2.1 环糊精的溶解性

1.1.2.2 环糊精的稳定性

1.1.2.3 环糊精的结晶

1.2 环糊精的包结作用

1.2.1 环糊精的包结物制备方法

1.2.1.1 饱和水溶液法

1.2.1.2 研磨法

1.2.1.3 超声波法

1.2.1.4 冷冻干燥法

1.2.2 环糊精的包结物的鉴定

1.2.2.1 显微镜法和电镜扫描法

1.2.2.2 溶解度法

1.2.2.3 薄层色谱法

1.2.2.4 紫外可见分光光度法

1.2.2.5 红外分光光度法

1.2.2.6 热分析法

1.2.2.7 X—射线粉末衍射法

1.2.2.8 核磁共振法(NMR)

1.2.3 包结作用的意义

1.2.3.1 增加客体的溶解度

1.2.3.2 增加客体的稳定性

1.2.3.3 减少客体的副作用

1.2.3.4 环糊精作为反应载体

1.2.3.5 环糊精用于色谱的分离

1.3 甾体化合物概述

1.3.1 甾体化合物的存在形式

1.3.2 甾体化合物的作用

1.3.3 甾体化合物的研究历程

1.3.3.1 认知阶段

1.3.3.2 生物组织提取阶段

1.3.3.3 化学合成阶段

1.3.3.4 化学合成与生物转化相结合阶段

1.3.4 甾体化合物的生物转化

1.3.4.1 甾体生物转化作用简介

1.3.4.2 甾体生物转化反应类型

1.3.4.3 甾体化合物的微生物转化现状

1.4 甾体微生物转化的底物溶解性问题

1.4.1 环糊精包埋技术

1.4.2 非水相介质转化技术

1.4.2.1 有机溶剂-水系统

1.4.2.2 双水相系统

1.4.3 底物微粒化处理

1.4.3 其它技术

1.4.3.1 超声波技术

1.4.3.2 微乳化技术

1.4.3.3 超临界流体技术

1.5 本课题的研究内容及研究的意义

1.5.1 本课题的立题依据和意义

1.5.2 本课题的研究对象

1.5.3 本论文的主要研究内容

2 实验材料及方法

2.1 实验材料

2.1.1 实验菌种

2.1.2 实验试剂

2.1.3 实验仪器

2.1.4 培养基

2.2 实验方法

2.2.1 甾体化合物与β-CD包结物的制备

2.2.1.1 β-CD-RSA包结物的制备

2.2.1.2 β-CD-PS包结物的制备

2.2.2 甾体化合物与β-CD包结物的鉴定

2.2.2.1 包结物的形态

2.2.2.2 红外光谱分析

2.2.2.3 热重(TG)及其差热分析(DSC)

2.2.2.4 X粉末衍射分析

2.2.3 化合物RSA及其β-CD包结物的溶解度比较

2.2.3.1 化合物RSA的溶解度标准曲线

2.2.3.2 化合物RSA和β-CD-RSA包结物的溶解度的比较

2.2.4 β-CD对化合物RSA的紫外光谱的影响

2.2.4.1 化合物RSA和β-CD-RSA包结物的紫外光谱

2.2.4.2 β-CD对化合物RSA紫外吸收值的影响

2.2.4.3 β-CD-RSA包结物浓度的测定

2.2.5 甾体化合物及其包结物的生物转化反应

2.2.5.1 化合物RSA的11β-羟化反应

2.2.5.2 β-CD-RSA包结物的11β-羟化反应

2.2.5.3 植物甾醇的侧链降解反应

2.2.6 添加β-CD的甾体化合物的生物转化反应

2.2.6.1 添加β-CD化合物RSA的11β-羟化反应

2.2.6.2 添加β-CD植物甾醇的侧链降解

(1) β-CD包结Tween80

(2) β-CD加入时间的选择

(3) β-CD加入量的选择

(4) β-CD直接加入速率的比较

2.2.7 转化产物的分析方法

2.2.7.1 化合物RSA转化产物的分析方法

2.2.7.2 植物甾醇转化产物的分析

2.2.8 β-CD对化合物RSA生物转化反应的机制初步探讨

2.2.8.1 菌体细胞对底物的吸附作用

2.2.8.2 β-CD对底物化合物RSA与细胞作用的影响

2.2.8.3 β-CD对转化产物HC的影响

3.结果与讨论

3.1 β-CD包结化合物RSA

3.1.1 β-CD与化合物RSA包结时间的确定

3.1.2 化合物RSA的β-CD包结物吸收波长的变化

3.1.3 β-CD对化合物RSA吸收值的影响

3.1.4 β-CD-RSA包结物与化合物RSA溶解度的比较

3.2 β-CD-RSA包结物的鉴定

3.2.1 β-CD-RSA包结物的显微形态

3.2.2 β-CD-RSA包结物的红外光谱

3.2.3 热重及其差热分析

3.3 溶解态的β-CD-RSA包结物包结比的推测

3.4 溶解态的β-CD-RSA包结物的化学结构

3.5 β-CD对转化产物提取方式的影响

3.5.1 加热法萃取产物

3.5.2 温度对提取率的影响

3.5.3 β-CD对提取率的影响

3.6 β-CD-RSA包结物的11β-羟化反应特性

3.6.1 β-CD-RSA包结物的转化产物

3.6.2 不同摩尔比形成的β-CD-RSA包结物的11β-羟化反应特性

3.6.3 投料前添加β-CD对化合物RSA 11β-羟化反应的影响

3.7 β-CD对化合物RSA生物转化反应作用机制的初步探讨

3.7.1 化合物RSA与犁头霉细胞的吸附作用

3.7.2 β-CD促进化合物RSA与细胞的分离

3.7.3 β-CD对转化产物HC的影响

3.8 投料后添加β-CD对化合物RSA 11β-羟化反应的影响

3.8.1 投料后添加β-CD的时间选择

3.8.2 投料后添加β-CD11β-羟化反应速率的影响

3.9 β-CD-PS包结物鉴定及其生物转化

3.9.1 X-衍射分析

3.9.2 热重分析和差热分析

3.9.3 β-CD-PS包结物的生物转化

3.10 加有Tween80、β-CD的PS生物转化

3.10.1 β-CD包结Tween80

3.10.2 Tween80、β-CD存在下的PS生物转化

3.10.3 Tween80添加量的选择

3.10.4 β-CD添加时间的选择

3.10.5 β-CD添加量的选择

3.10.6 β-CD加入后PS转化速率的变化

4.结论

4.1 甾体化合物与β-CD包结物的制备方法及其鉴定

4.2 β-CD包结物的生物转化

4.3 β-CD影响甾体化合物生物转化反应的机理初步探讨

4.4 β-CD促进化合物RSA转化速率的提高

4.5 β-CD包结Tween80增加PS与细胞的作用

4.6 论文的创新点

5.展望

6.参考文献

7.致谢

8.攻读学位期间发表的论文

发布时间: 2007-01-10

参考文献

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