微生物生物转化

大多数甾体化合物难溶于水，通常是先把底物溶 于有机溶剂，如丙酮、乙醇、甲醇，浓度在 2％ 时对微生物无毒性。或用表面活性剂(如吐温80) 来提高基质溶解度。
甾体氧化需要较大的通气量，一般1：0.8(vvm)。 甾体加入的速度随菌种转化能力和基质的性质而 定，一般浓度约200～800mg／L，采用基质的定期 加入和连续加入的办法来解决基质或产物的毒性 问题。
第九章 甾类激素的微生物转化
Mohammad Taherzadeh
Högskolan i Borås
第一节 概述
甾类激素是指分子结构中含有环戊烷多氢菲核的 一类药物。甾体化合物的基本结构见图9－1。
甾类激素根据其生理活性可分为肾上腺皮质激素 、性激素和蛋白同化激素三大类。
在医学上应用非常广泛，用于风湿性关节炎、控 制炎症、哮喘病、皮肤病、避孕、利尿等各方面 的治疗上，对机体起着非常重要的调节作用。
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一、甾类激素生产的原料 早期合成甾类激素的起始原料大多来自动物的 胆甾醇、胆酸等。因这些原料的来源少、含量 低、成本高，不能满足生产的需要。因而促使 从植物中寻找起始原料并获得成功。
已经大量投产的甾类原料：胆固醇、胆酸、薯 蓣皂苷配基（穿龙薯蓣和盾叶薯蓣）、豆甾醇 、澳洲茄碱等。
整个生产过程，微生物的生长和甾体的转 化完全可以分开。
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一般先进行菌的培养，在菌生长过程中累 积甾体转化所需要的酶，然后利用这些酶 来改造分子的某一部位。
为了获得较多的酶，首先需保证菌体的充 分生长，但微生物的生长与酶的生产条件 不是完全一致的。
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1．C9α羟化
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2．C11α羟化
Байду номын сангаас
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二、环氧化反应
用微生物转化法在甾体母核上引入环氧基团的 反应。
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三、脱氢反应
当抗炎甾体激素等药物的母核C1、C2位置导 入双键后，其抗炎作用会成倍增加。
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二、甾类激素的微生物转化生产流程
甾体的微生物转化通常分两个阶段： 第一阶段是生长阶段；第二阶段是转化阶段
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细菌、酵母、霉菌和放线菌的某些种类都 可能使甾类化合物的一定部位发生有价值 的转化反应，微生物转化已成为甾体工业 中不可缺少的部分，在生产中常采用化学 合成与微生物转化相结合的办法。
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微生物转化在生产工艺上有如下特点: ① 可减少化学合成步骤，简化生产流程，缩短生产
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化学法脱C1、C2氢是采用二氧化硒法，由于硒在 生产中难以除尽会使产品中带有少量对人体有害 的物质，所以采用微生物转化脱氢是甾体抗炎激 素药物合成中不可缺少的一步。
微生物对甾体羟化与脱氢能力是相反的，细菌的 脱氢能力比真菌大，特别以棒状杆菌和分枝杆菌 活力最大。球形芽孢杆菌、诺卡菌对可的松和皮 质醇也有较高的脱氢活力。
五、水解反应
微生物进行的水解反应包括脱酰化反应、环氧化 物的水解反应等。
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第三节 甾类激素的生产工艺过程
甾体的微生物转化和一般的氨基酸、抗生 素的生产不同，发酵的产物不是目的产物 ，而只是利用微生物的酶对甾体底物的某 一部位进行特定的化学反应来获得一定的 产物。
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四、还原反应 微生物催化的还原反应有各种类型：有的是甾 类化合物上的醛或酮基被还原成伯醇或仲醇基 ；也有的是甾类核的A环或B环中的双键被加氢 还原成饱和键等。
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路线。 ② 能提高产物的收率和产品质量，降低成本。 ③ 可进行化学法难以实现的反应。
④ 微生物转化避免和减少了强酸、强碱或化学有毒
物质，改善了生产环境。
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第二节 微生物转化反应类型
对甾体激素药物合成比较重要的主要有: ➢ 氧化反应:其中氧化反应又包括甾体骨架上的羟基化和
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早期甾类激素药物的生产主要靠化学合 成。
脱氧胆酸--醋酸可的松
甾体激素类药物生产新的途径——微生 物转化。
少根根霉及黑根霉能使黄体酮转化成11α-羟基黄体 酮，收率达85％。
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脱氢(生成双键)、甾醇氧化成甾酮、支链降解作用以及D 环的切断和D环开裂形成内酯环等。
➢ 还原反应 ➢ 水解反应
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一、羟化反应 通过微生物羟化酶能非常专一地选择
某个碳位置上将某空间位置上的氢取代氧 化成原来空间构型的羟基。
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C11α羟化是微生物转化的特有反应，人体 内的酶也不能将甾体C11α羟化。
在C11α羟化菌株中，以黑根霉为最好
利用微生物转化的方法实现、 C11β、 C16α 、C17α和C19α位的羟化反应，这些 也是制药工业中很有价值的反应。
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