分枝杆菌转化植物甾醇制备22-羟基-23,24-双降甾-4-烯-3酮(HBC)是一种先进的类固醇药物中间体生产方法。本研究在前期环糊精-静息细胞转化体系的基础上,优化了分枝杆菌的生长培养基,使菌体的生物量和生物活性分别提高了 10.4%和2.4%。然后在发酵罐中对菌体的培养条件进行了优化,使菌体的培养时间由96小时缩短至72小时,同时菌体的生物量提高了 10.2%。通过对静息细胞转化条件的优化和产物形态变化的分析,发现当转化体系中羟丙基-β-环糊精和植物甾醇的质量比降低到1:1时,HBC主要成晶体析出。转化结束后通过低速(900×g)离心从转化体系中分离出产物HBC,从而实现静息细胞和羟丙基-β-环糊精的回收利用。据此,建立了一种高效循环式分枝杆菌静息细胞转化高浓度植物甾醇的转化体系。在不补加静息细胞和羟丙基-β-环糊精的条件下,可实现单批80 g/L植物甾醇转化的三个连续循环过程。单批次底物的转化率大于92%,产物HBC回收率大于92%。该方法能显著降低生产成本,简化下游分离纯化过程,减少废水排放。另外,研究还发现在分枝杆菌生长细胞转化植物甾醇的过程中,产物中没有副产物1,4-HBC的存在。为了降低副产物的产生并研究其产生的机制,我们对分枝杆菌生长细胞转化体系进行了初步探索。最终转化50 g/L植物甾醇时,产物中无1,4-HBC的存在并且HBC的产量达到34.37 g/L。