甾体微生物转化技术及工艺研究现状
时间:2018-03-20 16:17 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 现代微生物技术不断发展，目前微生物转化技术及工艺已经开始运用固 定化细胞转化、双水相及有机相转化、改变细胞膜通透性、原生质体融合、用磁场和超声波处理等 （1）固定化细胞转化技术[13-14] 现代的固定化细胞技术是在固定化酶技术的推动下而发展起来的，将具有一定生理功能的生物细胞，例如微生物细胞、植物细胞或动物细胞等，用一定的方法将其固定，作为固体生物催化剂加以利用的一门技术。19851 固定化细胞的应用范围极广，目前已遍及医学、化学分析、工业、环境保护、制药、能源开发等多种领域。如将糖化酶与含α淀 粉酶的细菌、霉菌或酵母细胞一起共固定，可以直接将淀粉转化成葡萄糖；利用产葡萄糖异构酶的固定化细胞生产果葡糖浆；利用涨澡酸钙或卡拉胶包埋酵母菌，通过批式或连续发酵方式生产啤酒等。 固定化细胞的优越性在于：1）无需进行酶的分离和纯化，减少酶的活力损失，同时大大降低了成本；2）可进行多酶促反应，且不需添加辅助因子，固定化细胞不仅可以作为单一的酶发挥作用，而且可以利用菌体中所含的复合酶系来完成一系列的催化反应，对于这种多酶系统，辅助因子再生容易；3）对于活细胞来说，保持了酶的原始状态，酶的稳定性更高，对污染的抵抗力更强；细胞生长停滞时间短，细胞多，反应快等等。 由于羟化酶本身的稳定性比较差，霉菌的菌丝比较脆弱，在固定化的过程中容易折断，Vidyarthi AS等人1994年报道了将黑曲霉孢子用聚丙烯酰胺、琼脂、壳聚糖等材料固定，能够反复进行孕酮的11α-羟化反应[15]。1994年台湾的Jer-Yiing Houng等人报道了在海藻酸钠包埋赭曲霉孢子的凝胶颗粒表层外包裹一层聚尿（polyurea）,制得的固定化细胞在乙酸乙酯-水的双水相中将孕酮转化为11α-羟基孕酮，其对80g/L的底物浓度的转化率达0.08g/L•min产物，是没有包埋的固定化细胞的6倍，这是在同期文献报道中最高的[16]。 （2）双水相生物转化技术[17-18] 当两种聚合物，一种聚合物与一种亲液的盐或是两种盐（一种是离散的盐，另一种是亲液的盐）在适当的浓度或是在一个特定的温度下相混合在一起时就形成了双水相系统。双水相概念是Albertsson 最先提出的，最早是用于生物大分子和酶的分离纯化当中，但是近年来由于其具有易放大且对细胞来说环境温和的优点也逐渐地应用于酶促反应或细胞的生物转化中[18]。 双水相生物转化技术主要应用于不溶底物的转化或是有产物抑制的反应,因为它可以将细胞限于一相而产物迅速萃取到另一相中,这样可以减少产物抑制或者缩短产物在细胞附近的停留时间来阻止产物的降解。即使产物是高毒性或高度不稳定性的,双水相系统中的反应也是专一的[19],而且还可以使细胞回收成为可能实现连续发酵,这将有可能扩大到工业化水平。 近年来随着固定化生物催化剂在微水环境中反应所表现出的优越性，开展了游离细胞及固定化细胞在双水相中进行甾体11α-羟化反应的研究。Ceen等人研究了赭曲霉游离细胞在双水相中对孕甾酮的11α-羟化，在水和亚油酸混合体系中，随着油相比例的增加，连续水相转化为连续油相的转折点（即水包油到油包水的转折点）受细胞浓度的影响，此时转化体系中的相比ROV（有机相的体积与反应总体积之比）是转化的最佳比例。高油相比例由于对水相中细胞的传质差而不能转化，通过ROV、细胞浓度、搅拌转速和溶氧等的关系研究，反应体系为：ROV0.5，细胞浓度3mg(干重)/L，孕酮1g，搅拌转速1400rpm，从反应体积120mL，产11α-羟基孕酮约400mg/g(干细胞)，细胞在24h内稳定[20]。 (责任编辑：qin) |