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β-葡萄糖醛酸苷酶(β-GUS),是人体重要的酸性水解酶,参与机体的生理、病理及药物的代谢等过程,能特异性水解葡萄糖醛酸苷键并释放出葡萄糖醛酸及其配基。天然存在的甘草酸主要为18β-甘草酸(18β-GL),在一定条件下可以转化为差向异构体18α-甘草酸(18α-GL),其抗炎作用强,肝脏靶向性高,副作用小,安全性强,更适用于临床肝病的治疗。由于18β-GL能在β-GUS的作用下水解失去一分子葡萄糖醛酸基,得到具有更甜味性能以及生物活性的18β-GAMG,因而应用β-GUS对18α-GL进行分子结构改造,有望得到比18α-GL生物活性相似或更高,且具有靶向性的化合物。
本文以18α-甘草酸为原料,运用鸭肝β-GUS作为催化剂,特异性水解其远端葡萄糖醛酸基,成功制备了新化合物18α-单葡萄糖醛酸甘草次酸(18α-GAMG)。同时针对酶转化过程中存在的酶运行周期短的缺点,采用固定化技术对β-GUS进行优化,并将固定化酶应用到18α-GL的转化体系中。论文主要工作如下:
1.酶转化体系中18α-GL及18α-GAMG分析方法的建立:
建立了在酶转化体系中反向HPLC法测定18α-GL及18α-GAMG的方法。采用Apollo C18分析柱(4.6×250 mm,5μm),流动相为V(甲醇):V(水):V(冰醋酸)=80:20:5。在线性范围0.2~20μg内,18α-GL的线性回归方程为:C=5.24×10-6×A+6.26×10-3,r=0.9998;18α-GAMG的线性回归方程为:C=4.01×10-6×A+6.90×10-3,r=0.9991。精密度试验:18α-GL的RSD值为1.60%;18α-GAMG的RSD值为1.79%。加样回收率试验:18α-GL的回收率为99.1%~100.3%,RSD为1.18%~1.47%;18α-GAMG的回收率为96.0%~98.7%,RSD为0.90%~2.12%。当信噪比为2时,18α-GL的最小检测限为46 ng;18α-GAMG的最小检测限为32 ng。
2.β-GUS在18α-GL转化中的应用:
应用鸭肝制备的β-GUS酶粉用于18α-GL转化的研究,对反应条件进行了优化,得出酶粉转化18α-GL制备18α-GAMG的最适温度为45℃,最适pH为6.0。
3.β-GUS的固定化及其在18α-GL转化中的应用:
(1)通过不同凝胶包埋体系的试验,确定卡拉胶作为包埋β-GUS的载体。对卡拉胶固定化体系进行优化,选择4%胶浓度,加酶量0.75g/g,KCl溶液浓度0.4 mol/L,固定化时间为4 h的基本固定条件。
(2)研究固定化酶的稳定性,结果表明其温度稳定性范围在50℃以下,pH稳定性范围在5~7。这与酶粉的稳定性相似,这是由于卡拉胶本身通透性较好,温度、pH的变化能够直接影响酶的性质。该固定化酶用于转化18α-GL,每12 h一批,连续反应10批后,相对酶活仍保持在75%。
(3)应用固定化酶转化18α-GL生产18α-GAMG,研究影响酶转化过程的因素,结果表明酶的颗粒大小对转化没有影响,转化随着酶量、反应时间、温度、pH等的变化有所不同。确定了最适反应温度为45~50℃,最适pH为6.0。
4.采用NKA树脂对酶转化反应液进行纯化,得到纯度最高为95.2%的样品。采用质谱,一维、二维核磁共振对样品进行结构鉴定,确定其结构为3-β-O-(β-D-吡喃葡萄糖醛酸基)-18α-甘草次酸。