米曲霉直接转化盾叶薯蓣生产薯蓣皂苷元

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1、第9卷第5期过程工程学报Vol.9No.52009年10月TheChineseJournalofProcessEngineeringOct.2009米曲霉直接转化盾叶薯蓣生产薯蓣皂苷元董悦生，齐珊珊，刘琳，修志龙(大连理工大学环境与生命学院生物科学与工程系，辽宁大连116024)摘要：利用米曲霉直接转化盾叶薯蓣制备了薯蓣皂苷元，转化中最重要的影响因素是pH、接种量和培养温度.在pH6.0的66.7mmol/LNa2HPO4−KH2PO4缓冲液中，8%接种量、37℃培养84h后提温至50℃继续转化8h的条件下，薯蓣皂苷元得率可达17.0

2、6mg/g，是粗酶液转化的6.77倍.转化过程中甾体的总摩尔数分别是微波辅助提取和酸水解的1.73和1.47倍.转化产物经质谱和核磁共振鉴定与薯蓣皂苷元同质.直接微生物转化法优于酶解法.关键词：米曲霉；盾叶薯蓣；生物转化；甾体皂苷；薯蓣皂苷元中图分类号：Q939.97文献标识码：A文章编号：1009−606X(2009)05−0993−061前言性和特异性，所以该方法主要应用于单一底物的简单体薯蓣皂苷元(Diosgenin)是合成甾体激素和甾体避系.盾叶薯蓣中甾体皂苷的糖链结构不同，涉及到多种[1]糖苷键及不同的连接方式，其微生物转化

3、生成薯蓣皂苷孕药的一种重要原料，其本身也具有抗肿瘤等生理功[2,3]元的过程及机理很复杂.有研究[10,11]表明，利用微紫青能，它在植物中以甾体皂苷的形式存在.盾叶薯蓣(DioscoreazingiberensisC.H.Wright)为我国特有种，是霉和曲霉对黄山药和盾叶薯蓣皂苷提取物进行生物转我国用于生产薯蓣皂苷元的主要药用植物.薯蓣皂苷元化可得到薯蓣皂苷元，但收率低或有副产物产生.[12]的传统生产方法是直接酸水解法，该方法成本低、操作本实验的前期工作确定了盾叶薯蓣药材及其转简便，但收率不高，排出的废水酸浓度高，污染较为严化产

4、物中甾体皂苷及苷元的结构(图1)，建立了定量分[4]析方法，筛选得到了能将盾叶薯蓣中多种皂苷成分转化重.近年来研究人员进行了一系列的技术改进，如采用预发酵法、淀粉−纤维素分离法、酶解发酵法、阶梯为薯蓣皂苷元的食品级微生物米曲霉(Aspergillus生物催化协同提取法、糖化−膜回收法、酶解与二氧化oryzae)CICC2436.本工作在此基础上考察影响微生物[4−9]培养与酶生成的几个重要方面，以提高转化率，并与酶碳超临界萃取偶联法等，但由于无法摆脱酸水解或成本高，影响在生产中的应用.液转化进行对比，鉴定转化产物的化学结构，考察转化微

5、生物转化法是改造、修饰化合物结构的一种重要过程中甾体成分总摩尔数的变化.方法，微生物转化过程中产生的酶通常具有一定的专一Rha2431GlcGlcGlcZingiberensisnewsaponinORha242GlcGlcDeltoninO433GlcGlcGlcDiosgenin-triglucoside44GlcGlcDiosgenin-diglucosideROR:Sugerchain5GlcTrillin6HDiosgenin[12]图1盾叶薯蓣及米曲霉转化产物中甾体成分的化学结构[12]Fig.1Chemicalstruc

6、turesofsteroidalconstituentinD.zingiberensisanditstransformedproductionbyAspergillusoryzae收稿日期：2009−02−25，修回日期：2009−05−21基金项目：国家重点基础研究发展规划(973)基金资助项目(编号：2009CB724706)作者简介：董悦生(1969−)，男，河北石家庄市人，博士，副教授，生物化工专业；修志龙，通讯联系人，E-mail:zhlxiu@dlut.edu.cn.994过程工程学报第9卷基为30mL含1.0g盾叶薯蓣的

7、66.7mmol/LNa2HPO4−2实验KH2PO4缓冲液(pH6.0)，每12h取3个平行样，测定薯2.1材料和仪器蓣皂苷元得率随时间的变化.2.1.1材料2.2.5提温发酵实验菌株米曲霉CICC2436购自中国工业微生物菌种在37℃下进行转化，种子液接种量为8%，发酵培保藏中心，盾叶薯蓣药材购自陕西省宝鸡市[粉碎成粒养基为30mL含1.0g盾叶薯蓣的66.7mmol/L径≥50目(270µm)的粉末]，经微波辅助提取得薯蓣皂苷Na2HPO4−KH2PO4缓冲液(pH6.0)，培养84h后将温度元量为0.72mg/g，甾体总摩尔数

8、为67.98µmol/g.提高至50℃，提温前每12h、提温后每4h取3个平行2.1.2仪器样，考察提温对薯蓣皂苷元产量和转化率的影响，并以VarianINOVA400型超导核磁共振仪(美国Narian一组84h后不提温