3.1.1 底物 10

  3.1.2 菌种 10

  3.1.3 培养基 10

  3.1.4 主要试剂 11

  3.1.5 主要仪器 12

 3.2 试验方法 12

  3.2.1 高效液相色谱法 12

  3.2.2 固体培养基和液体培养基的配制 13

  3.2.3 种子液的培养 13

  3.2.4 发酵液的配制 13

  3.2.5反应条件优化 15

 3.2.6 同源建模 15

4  实验结果和讨论 16

 4.1水溶性有机助溶剂的影响 16

 4.2 非水溶性有机溶剂的影响 20

 4.3 最佳溶剂的确定 23

 4.4 分散剂的影响 26

 4.5 细胞通透性的影响 27

 4.6 同源建模 29

5  总结与展望 31

致谢 32

参考文献 33

1  研究背景

1.1  生物素及其合成方法的研究

1.1.1 生物素的性质及作用

生物素是一种B族维生素，它是水溶性的，合成维生素C时，必须要有生物素的参与，维生素H和辅酶R是生物素的别名。它有八种立体异构体，在所有的立体异构体中，只有完全顺式的D(+)-生物素才是具有生理上的活性。它在肾、肝、酵母等中具有相对其他部位而言比较高的含量，生物素是一种羧基转移酶，不仅能够运载羧基团，而且，它还是动物体内某些重要的代谢过程中所一定要存在的一种物质，比如糖类的代谢过程，还能够代谢脂肪以及蛋白质等等[1]。生物素是一种非常重要且不可或缺的营养素，能够维持人体机能健康以及自然生长和发育。如果人体缺乏生物素，会导致皮肤炎、肤色暗沉、面色发青并且会令人容易感到疲倦、慵懒无力、肌肉酸痛等不良反应，此外也会导致一些神经症状，如易瞌睡、失眠和易导致忧郁等[2]。

对于人体而言，生物素具有非常重要的生理功能，人体每天需要量约100-300μg。它是人体中一种十分关键的辅酶，它能够代谢碳水化合物和脂肪酸以及维生素B12等还能够对尿素和蛋白质的合成起到推进的作用。生物素可以保证上皮组织的结构的完整无损，还可以加强机体免疫反应和抵御能力；此外，生物素还可以构成视沉细胞内感光物质，预防夜盲症以及治疗心血管疾病。它的主要功能如下：(1)是治疗秃顶的十分有效的药物；(2)能够减轻皮炎湿疹等症状；(3)有助于肌肉疼痛的缓解；(4)有助于氨基酸、脂肪、肝糖在人体进行正常的合成与代谢；(5)可以用于治疗心脑血管疾病以及血液循环出现障碍的疾病。

1.1.2生物素的生物合成方法

    一些西方国家如美国以及一些日本的科研人员已经研究了实验了很多关于利用生物合成的方法，通过微生物的催化作用生成维生素H的课题。他们在选择那些能够获得维生素H的微生物方面做过非常多的研究，结果发现筛选出的天然菌株的产量很低，因此利用天然菌株的方法不适合于投入到工厂去生产。根据科研人员的研究调查发现球形的芽孢杆菌和大肠埃希氏菌中合成生物素的途径以及这种途径的各步反应的主要酶以及关键基因[3]。(见图1)，通过这种合成生物素的方法能够得到高产量的菌。在这些用于生产的微生物中，埃希氏类的菌属，短杆类的菌属等被使用得最多。在最近几年的研究中，又发现了一些新型的菌种，比如日本专利报道的一些菌种如斯芬克斯小杆菌[4-5]和库特氏菌属[6-8]等同样也是一些能够生产生物素的并且生产效率非常高的微生物。