黄姜薯蓣皂苷生物转化菌株的筛选、条件优化及其催化性质的初步研究

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薯蓣皂苷元是留体激素类药物重要的生产原料,在制药工业中有广泛应用。以薯蓣皂苷元为主要原料合成或半合成的留体类药物超过三千种,占留体药物种类的一半以上。传统的薯蓣皂苷元生产方法是以黄姜为原料的直接酸解法,但该方法产物得率较低且污染严重。随着生物转化技术的迅速发展,利用微生物转化法生产薯蓣皂苷元成为人们研宄的热点。本研宄筛选得到一株能转化黄姜皂苷生产薯蓣皂苷元的微生物,并进行了转化条件优化以及其糖苷酶催化性质的初步研宄,主要结论如下。(1)从本实验室保藏的菌株库和黄姜根际土壤中筛选到3株能将黄姜中的皂苷转化为薯蓣阜苷元的微生物,通过菌种的分子生物学鉴定,这三株菌分别为赤霉菌Gibberellaintermedia WX12、海洋红酵母Rhodotorula sp.和鞘氨醇单胞菌Sphingomonas sp.。其中G. intermedia WX12的薯蓣皂苷元产率最高。该研宄是关于赤霉菌转化黄姜中皂苷的首次报道。同时研宄中发现黄姜前处理过程十分关键,直接影响着薯蓣皂苷元的产率。而直接酶解法比乙醇提取法和预处理后酶解法更有利于菌株转化生产薯蓣皂苷元。结果表明采用G. intermedia WX12为转化菌株时,薯蓣皂苷元的产率为11.9±0.2mg/gDZW。(2)对基础转化培养基进行单因素优化,确定了优化后的培养基组分;通过对转化条件的优化,确定了最适转化温度、pH、接种量和转化时间。采用PB和响应面实验方法对G. intermedia WX12的转化培养基进行研宄,优化的转化培养基配方为(g/L):葡萄糖20.6;酵母膏5.0; NaCl1; KH2P043; ZnS041.5;黄姜酶解物3。采用以上优化参数,薯蓣皂苷元的得率提高到31±0.3mg/gDZW,较优化前提高了160%。通过先培养后投料的方式,结合前期实验得到的优化结果,将转化时间从7d缩短为5d,转化周期大大缩短。(3)通过分析G.intermedia WX12糖苷酶的催化特性,发现WX12糖苷酶的最适pH为7,pH7-9条件下稳定性较高;最适温度为70°C°,在60-80C条件下稳定性较高;Cu2+将糖苷酶酶活提高了195.2%;卩-环糊精的加入并不会提高糖苷酶酶活。温度为50°C时,糖苷酶酶活较高,同时薯蓣皂苷元的产率提高了4%。加入乙酸乙酯或者环糊精并不会提高薯蓣皂苷元产率。
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