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姜黄素(Curcumin)为疏水性多酚化合物,具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗肿瘤、抗HIV等多种生物学和药理学活性,但由于其水溶性低,生物半衰期短,稳定性差等问题,制约了其在临床上的广泛应用。对姜黄素进行结构修饰是解决上述问题的有效方法之一。本文针对微生物转化法制备姜黄素衍生物进行了优良转化菌株的筛选、转化产物的分离纯化和结构鉴定、产酶条件的优化、静息细胞转化过程的优化等方面的研究。首先,从实验室保藏菌株中筛选得到一株对姜黄素具有优良转化性能的红球菌(Rhodococcus sp.)90-4。TLC法和HPLC法检测表明,该菌株转化姜黄素后得到两个主要产物,其中,转化产物Ⅰ的Rf值为0.329,保留时间为26.4 min,转化产物Ⅱ的Rf值为0.505,保留时间为29.9 min。利用硅胶柱层析法和制备薄层色谱法对红球菌90-4的转化液进行分离纯化,得到纯度均大于95%的产物Ⅰ 15.2 mg,产物Ⅱ10.1 mg。UV结果显示,在200～500 nm的波长范围内,两种产物的最大吸收波长均为280 nm。LC-MS结果显示,产物Ⅰ的分子量为376,根据分子离子峰和碎片峰的分子量信息,初步推断产物Ⅰ为八氢姜黄素;产物Ⅱ的分子量是374,根据分子离子峰和碎片峰的分子量信息,初步推断产物Ⅱ为六氢姜黄素。1H-NMR、13C-NMR结果进一步证实了推测结果。其次,以菌体生物量和八氢姜黄素产率为优化目标,采用单因素法对红球菌90-4的产酶条件和静息细胞转化条件进行了优化,确定最佳培养基组成为:葡萄糖40g/L,酵母膏20 g/L,Li2SO40.2 g/L,KH2PO4 1.5 g/L,K2HPO4 1.5 g/L,MgSO4·7H2O 0.6 g/L,NaCl 0.6 g/L;最佳转化条件为:pH 6.6的磷酸缓冲液,细胞浓度300 g/L,底物浓度100 mg/L,转化36h。通过优化,菌体生物量(干重)达到5.84 g/L,八氢姜黄素产率由20.08%增加到59.89%,为优化前的2.98倍。最后,以菌体生物量和六氢姜黄素产率为优化目标,采用单因素和正交优化相结合的方法对红球菌90-4的产酶条件和静息细胞转化条件进行了优化,确定最佳培养基组成为:蛋白胨35 g/L,葡萄糖20 g/L,(NH4)2SO4 1.0 g/L,K2HP04 3.0 g/L,MgSO4·7H2O 0.6 g/L,NaCl 0.6 g/L;最佳转化条件为:pH 6.6的磷酸缓冲液,细胞浓度200 g/L,底物浓度100 mg/L,转化24 h。通过优化,六氢姜黄素产率由45.81%提高至74.48%,为优化前的1.63倍。