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生物转化生产雄烯二酮培养基的优化陈肖静（安徽丰原集团有限公司，安徽蚌埠233010）摘要用分枝杆菌作为试验菌株转化生产雄烯二酮，从单因子实验得出生产雄烯二酮的转化培养基的最优碳源为丙三醇，最优氮源为硫酸铵；利用正交实验得出生产雄烯二酮的转化最优培养基配比为：丙三醇1．00%（m /v ），硫酸铵1．0%（m /v ），磷酸二氢钾0．10%（m /v ），硝酸钠0．3%（m /v ），硫酸镁0．05%（m /v ）。
根据该配方进行转化，得到雄烯二酮的产量为2780mg /ml 。
关键词雄烯二酮；生物转化；正交实验中图分类号Q939．97文献标识码A 文章编号1004－8421（2012）09－1067－02作者简介陈肖静（1971－），女，安徽蚌埠人，从事生物制品开发研究。
收稿日期2012-02-25甾体药物可分为类皮质激素［1］和性激素两大类。
类皮质激素具有抗炎症、抗变态反应性功效，临床上被广泛用于治疗类风湿性关节炎、支气管哮喘及湿疹等皮肤病；性激素是治疗雄性器官衰退和某些妇科疾病的主要药物，是口服避孕药的主要成分；蛋白同化激素用于改善蛋白代谢、恢复和增强体力、利尿降压等。
另外，甾体类药物还被开发成为麻醉药、抗心率失常药、抗细菌药、抗胆碱脂酶药、抗凝血剂、抗真菌药、抗肿瘤药［3］、抗原生动物药、胆汁分泌剂、诊断剂、神经调节阻断剂、胆石分散剂、止血剂、钙调节剂、脂调节剂、神经病治疗药、泻药、安定药（治疗酗酒）等［2－4］。
由于甾体药物不可取代的用途及其治疗适应症不断扩大，甾体药物越来越引起人们的重视。
利用微生物转化技术将植物甾醇转化为甾体药物关键中间体雄烯二酮（androst-4-ene-3，17-dione ，4AD ）是甾体药物领域的一次重大革命。
通过微生物转化得到4AD ，以此合成甾体药物不仅可以大大简化甾体药物的生产工艺，降低生产成本，提高产品收率和质量，而且能进行综合利用，减少“三废”污染。
难点突破| 药物结构与第Ⅰ相生物转化的规律药物代谢是通过生物转化将药物(通常是非极性分子)转变成极性分子，再通过人体的正常系统排泄至体外的过程；生物转化是药物在人体内发生的化学变化，也是人体对自身的一种保护机能。
因此研究药物在体内的生物转化，更能阐明药理作用的特点、作用时程，结构的转变以及产生毒副作用的原因。
药物的生物转化通常分为二相：第Ⅰ相生物转化(Phase Ⅰ)，也称为药物的官能团化反应，是体内的酶对药物分子进行的氧化、还原、水解、羟基化等反应，在药物分子中引入或使药物分子暴露出极性基团，如羟基、羧基、巯基、氨基等。
第Ⅱ相生物结合(Phase Ⅱ)，是将第Ⅰ相中药物产生的极性基团与体内的内源性成分，如葡萄糖醛酸、硫酸、甘氨酸或谷胱甘肽，经共价键结合，生成极性大、易溶于水和易排出体外的结合物。
但是也有药物经第Ⅰ相反应后，无需进行第Ⅱ相的结合反应，即排出体外。
其中第Ⅰ相生物转化反应对药物在体内的活性影响最大。
一、药物结构与第Ⅰ相生物转化的规律1.含芳环、烯烃、炔烃类、饱和烃类药物第Ⅰ相生物转化的规律（1）含芳环的药物①含芳环的药物主要发生氧化代谢：在体内肝脏CYP 450酶系催化下，首先将芳香化合物氧化成环氧化合物，然后在质子的催化下会发生重排生成酚，或被环氧化物水解酶水解生成二羟基化合物。
②含芳环药物的氧化代谢是以生成酚的代谢产物为主：如果药物分子中含有两个芳环时，一般只有一个芳环发生氧化代谢。
如苯妥英在体内代谢后生成羟基苯妥英失去生物活性。
而保泰松在体内经代谢后生成羟布宗，抗炎作用比保泰松强而毒副作用比保泰松低，这是药物经代谢后活化的例子。
含强吸电子取代基的芳环药物则不发生芳环的氧化代谢。
(2)烯烃和炔烃的药物烯烃类药物经代谢生成环氧化合物后，可以被转化为二羟基化合物，或者是和体内生物大分子如蛋白质、核酸等反应进行烷基化，而产生毒性，导致组织坏死和致癌作用。
例如抗惊厥药物卡马西平炔烃类反应活性比烯烃大，被酶催化氧化速度也比烯烃快。
第三章甾体激素药物第一节甾体激素类药物概论了解甾体激素类药物的分类、药理作用；掌握甾体激素药物的结构与构效关系；了解甾体药物生物转化的类型。
教学基本内容：1甾体激素类药物的分类及其生理作用甾体类化合物（steroids）又称类固醇，是广泛存在于自然界中的一类天然化学成分，包括肾上腺皮质激素、性激素、植物甾醇、胆汁酸、C21甾类、昆虫变态激素、强心苷、甾体皂苷、甾体生物碱、蟾毒配基等。
尽管种类繁多，但它们的结构中都具有环戊烷多氢菲的甾体母核。
1.1 基本结构：环戊烷稠多氢化菲核（C17）环戊烷多氢菲由三个六元环和一个五元环组成，分别称为A、B、C、D环。
甾体化合物在母核的第10和13位有角甲基（－CH3），第3、11、17位可能有羟基（－OH）或酮基（－C=O），A环和B环有部分双键，第17位上有长短不同的侧链。
由于甾体母核上取代基、双键位置或立体构型等的不同，形成了一系列具有独特功能的化合物。
1.2 立体结构天然甾体化合物的B/C环都是反式，C/D环多为反式，A/B环有顺、反两种稠合方式。
由此，甾体化合物可分为两种类型：A/B环顺式稠合的称正系，即C5上的氢原子和C10上的角甲基都伸向环平面的前方，处于同一边，为β构型，以实线表示；A/B环反式稠合的称别系（allo），即C5上的氢原子和C10上的角甲基不在同一边，而是伸向环平面的后方，为α构型，以虚线表示。
通常这类化合物的C10、C13、C17侧链大都是β构型，C3上有羟基，且多为β构型。
甾体母核的其他位置上也可以有羟基、羰基、双键等功能团。
1.3 甾体激素分类1.3.1 根据来源与生理功能分三类（1）肾上腺皮质激素:糖皮质激素：可的松、氢化可的松，对糖、脂肪、蛋白质三大类物质代谢都具有调节作用，并能提高机体对各种不良刺激的抵抗力，临床上主要用于抗炎，抗过敏，抗休克等。
盐皮质激素（Mineralocorticoids）：醛固酮、去氧皮质酮主要影响水盐代谢，促进钠离子重吸收，钾离子排泄。
甾体微生物转化在制药工业中的应用甾体微生物转化在制药工业中的应用甾体是一类重要的有机化合物，广泛存在于动植物体内，具有多种生物活性和药理作用。
然而，由于甾体结构的复杂性和多样性，合成甾体药物常常面临着困难和挑战。
为了解决这些问题，甾体微生物转化成为制药工业中的一项重要技术。
甾体微生物转化是利用微生物对甾体底物进行特异性代谢转化的过程，通过调控微生物的生理条件和底物浓度，可以实现对甾体结构的特异性修饰和功能化。
这种方法相对于化学合成具有高效、环境友好和选择性好的优点，因此在制药工业中被广泛应用。
甾体微生物转化在制药工业中的应用主要包括以下几个方面：1. 合成特定的甾体药物：通过选择合适的微生物菌株和培养条件，可以实现对甾体结构的选择性修饰，合成特定的甾体药物。
例如，利用微生物菌株对激素类甾体进行氧化、还原、羟化等反应，可以合成雌激素类或雄激素类药物。
2. 生产原料药的前体：甾体微生物转化还可以用于生产甾体类药物的前体，为后续的化学合成提供便利。
例如，通过微生物对甾体底物进行特定的代谢修饰，可以得到具有特定官能团的化合物，作为制备激素类药物的原料。
3. 优化合成路径：甾体微生物转化在制药工业中还可以用于优化合成路径，提高药物合成的效率和产量。
通过对微生物的基因工程改造和代谢调控，可以增强微生物对底物的代谢能力和底物转化效率，从而提高药物合成的产量和纯度。
4. 新药的发现和开发：甾体微生物转化还可以用于新药的发现和开发。
通过筛选和改造具有特定代谢能力的微生物菌株，可以得到新的甾体转化产物，并对其进行药理活性和生物活性测试，从而发现新的甾体类药物。
综上所述，甾体微生物转化是制药工业中一项重要的技术，可以实现对甾体结构的特异性修饰和功能化，为甾体类药物的合成提供了有效的方法。
随着基因工程和代谢工程等技术的不断发展，甾体微生物转化在制药工业中的应用前景将更加广阔。
学研究创新微生物转化植物甾醇产9-羟基-雄烯二酮无油工艺研究于欢李悦江胜（河北达瑞生物科技股份有限公司（河北省甾类医药中间体技术创新中心）河北保定071000）摘 要：9-羟基-雄烯二酮（9a-OH-AD）是一种重要的甾体药物中间体，能够合成多种皮质类甾体激素药物。
本文以公司保藏的分枝杆菌Mycobacterium sp.DR01为出发菌株，通过紫外和亚硝基胍复合诱变，筛选得到一株突变菌株Mycobacterium sp.DR11，然后以植物甾醇为底物，以9a-OH-AD产量为衡量指标，通过对培养基、转化条件等参数进行优化，以及15L发酵罐小试和100L发酵罐中试放大试验，实现了20t发酵罐在植物甾醇投料量6%情况下转化96h，底物转化率达95%以上的无油化工业生产水平。
关键词：微生物转化植物甾醇9-羟基-雄烯二酮无油工艺中图分类号：Q938文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022)09(b)-0050-04 Study on Oil-Free Technology of Microbial Transformation ofPlant Sterols to Produce 9a-OH-ADYU Huan LI Yue JIANG Sheng(Hebei Darui Biotechnology Co., Ltd (Hebei Zailei Pharmaceutical Intermediate Technology InnovationCenter), Baoding, Hebei Province, 071000 China)Abstract: 9a-OH-AD is an important steroid drug intermediate, which can synthesize a variety of corticosteroid drugs. In this study, Mycobacterium sp.DR01 preserved by the company was taken as the original strain, through UV and nitrosoguanidine compound mutagenesis, a mutant strain Mycobacterium sp.DR11 was screened, then plant sterols are used as substrates, taking the output of 9a-OH-AD as the measurement index, through the optimizationof culture medium, transformation conditions and other parameters, as well as the small-scale test of 15L fermentor and the pilot scale test of 100L fermentor, the 20t fermentation tank is realized under the condition that the feeding amount of phytosterol is 6%, conversion 96h, the production level of oil-free chemical industry with substrate con-version rate of more than 95%.Key Words: Microbial transformation; Phytosterol; 9a-OH-AD; Oil-free process随着临床对甾体药物需求的不断增加，促进了甾体药物工业化生产的发展，取得了显著的经济效益和社会效益。
甾体类药物的研究现状与进展作者：姚韧辉来源：《科技风》2016年第18期摘要：伴随着微生物转化技术的发展，甾体药物已经成为世界上销售额第二大的药物，仅次于抗生素类药物。
本文从甾体激素、甾醇、强心苷、甾体皂苷、甾体生物碱等类别，对近年来甾体药物的研究现状与进展进行综述。
关键词：微生物转化；甾体药物；研究进展自然界中甾体类化合物分布广泛，具有多种生理活性。
至今为止，全球生产的甾体药物高达400多种，其包括甾体激素类、甾体生物碱、强心苷类、甾体皂苷类等[ 1 ]。
近年来，随着甾体生物转化技术的不断发展，甾体药物被广泛应用于治疗风湿、心血管、胶原性疾病、淋巴性白血病、人体器官移植、抗肿瘤、细菌性脑炎、皮肤病、内分泌失调等疾病。
据统计，2011年甾体激素药物销售额就已高于280亿美元，约占全球医药总销售额的6%，成为产量第二大类药物，仅次于抗生素[ 2 ]。
本文主要对近年来国内外甾体药物的研究发展进行综述。
1 甾体激素类药物甾体激素是一类重要的活性物质，能够维持生命、调节机体新陈代谢、促进性器官发育等。
按其生理活性的不同分为三大类：蛋白同化激素、肾上腺皮质激素和性激素。
目前，合成甾类激素的原料主要有胆甾醇、薯蓣皂甙元、剑麻皂甙元、澳洲茄次胺等[ 3 ]。
1.1 肾上腺皮质激素，各国药典收录的皮质激素类药物种类如下美国药典1995年版49种，英国药典1993年版28种，日本1991年版24种，中国1995年版19种[ 4 ]。
其中相对比较安全的糖皮质激素药物，也是临床应用较广的药物是。
目前，国内地塞米松是以皂素作为起始原料，通过化学合成和生物发酵过程制得，主要生产企业有浙江仙琚制药有限公司、上海华联药业有限公司和天津药业有限公司。
1.2 性激素有三种类型：雄激素、雌激素和孕激素它负责第二性征和副生殖器官发育，是由性腺分泌。
常用的雌激素有，主要用于妇女绝经后综合症的曲美孕酮和雌二醇，用于口服避孕药的乙炔雌二醇。
第三章甾体激素药物第二节甾体激素类药物的生产工艺流程了解甾体激素类药物的生产的一般工艺流程；掌握甾体激素类药物的原料的来源及工艺。
教学基本内容：§1 甾体激素类药物的生产的一般工艺流程甾体激素类药物的微生物催化法生产一般包括菌种培养、孢子/菌悬液制备、种子培养、发酵培养、投加底物催化、分离提取等过程。
甾体生物转化工艺一般可分为两个阶段：（1）菌体生产和产酶阶段：将菌种接入斜面孢子培养基上，在一定温度下培养3-5天，然后将成熟孢子接入摇瓶和种子罐沉没培养。
种子培养好后转入发酵罐，在适当培养基和培养条件（温度、搅拌、通风量、pH）下进行培养。
细菌的生长阶段一般为12-24小时，真菌为24-72小时。
在这个阶段重要的是创造各种良好条件使微生物尽快的生长和繁殖，在尽可能短的时间内繁殖大量的菌体并产酶。
（2）甾体转化阶段：将被转化的物质直接加入到培养液中进行生物转化，这一阶段需要控制好适合转化反应的各种条件，如pH、温度、搅拌和较大的通气量等，必要时还可以加入酶激活剂和抑制剂。
§2 甾体生物转化方法（1）一步发酵转化法（边发酵边转化），是我国目前甾体医药工业普遍采用的微生物转化法。
（2）静息细胞、干细胞或孢子悬浮液法；（3）多菌种协同转化法；（4）固定化细胞或固定化酶（5）双水相系统转化法（6）有机相介质转化法§3甾体药物原料的生产3.1 薯蓣皂苷的提取：我国是甾体激素原料药生产和出口大国。
早期合成甾体激素的起始原料大多是来自动物的胆固醇、胆酸等，由于这些原料的来源少，含量低，合成路线长，成本高，不能满足生产的需要。
相当一段时期甾体药物主要采用以皂素为原料的半合成生产工艺生产。
薯蓣皂素则从黄姜中提取，造成大量耕地的占用。
据统计，我国2008年黄姜种植达面积4000万亩。
从黄姜中需要经酸水解、有机溶剂萃取等多步骤提取皂素，再经多个化学反应，制成双烯醇酮醋酸酯或表雄甾酮，二者作为合成各种甾体药物的中间体原料。
甾体生物转化羟化反应的机理及条件研究某某（成都理工大学化学工程与技术）摘要：甾体化合物普遍应用于医学等领域，具有不可替代的作用。
对于甾体化合物的生物转化又是其合成主要方式。
文中讲述了甾体化合物生物转化中的羟化反应及其相应条件影响等。
关键词：甾体化合物; 生物转化; 羟化反应。
甾体化合物(Steroids)又称类固醇，是环戊烷多氢菲类化合物的总称。
甾体化合物具有各种生物活性，由于甾体母核上取代基位置种类不同、双键位置或者立体构型等不同，形成了一系列具有独特生理功能的甾体化合物衍生物[1]。
甾体化合物种类繁多，普遍存在于自然界中，成千种甾体化合物已经被报道存在于一些生物体中。
比较常见的有：植物组织中的薯芋皂素类、大豆甾醇和油甾醇；昆虫中的蜕皮甾体；动物组织中的糖皮质激素、盐皮质激素类、雌二醇，孕酮和雄酮等性激素、胆固醇、胆酸等；还存在于酵母和霉菌等低等生物中，如麦角固醇等[2]。
甾体化合物具有很强的抗感染、抗过敏、抗病毒和抗休克等药理作用。
近年来，甾体化合物在医疗领域的应用范围不断扩大，被广泛用于治疗风湿病、心血管、胶原性病症、淋巴白血病、人体器官移植、抗肿瘤、细菌性脑炎、皮肤病、内分泌失调、老年性疾病等[3]。
而生物转化是利用生物体系将加入到反应系统中的外源有机底物某一特定部位或功能基团进行特异性的结构修饰以获得有价值的不同化学产物的工艺[4]。
生物转化涉及的反应类型很多,如加氢、脱氢、氨化、脱氨、酞化、轻化、脱梭、水解、缩合、环氧化、酞胺化;卤化、酷化、脱水、甲基化、磷酸化、糖基转移反应以及底物分子的歧化、异构化、消旋化等[5]。
生物转化已经成功地应用于甾体化合物的研究与生产中，特别是甾体的羟化反应。
最早应用于工业生产的羟化反应就是利用黑根霉转化黄体酮生成Ⅱα羟基衍生物。
本文概述在生物转化甾体化合物中羟化反应的研究进展。
1 羟化反应机理同位素示踪试验的研究表明，转化到甾体化合物上的羟基是直接取代甾体碳架上的氢位置，并且取代过程中没有发生立体构型的变化，也不是通过形成烯的中间体来完成的，即羟基取代的立体构型(α或β构型)是由氢原子原来所处的空间位置决定。
