论文部分内容阅读
光学纯的(-)γ-内酰胺可用于合成碳环核苷类化合物,是重要的抗艾滋病药物阿巴卡韦的手性中间体。本文筛选获得具有高立体选择性和稳定性的(+)γ-内酰胺酶产生菌株,并研究其微生物全细胞催化不对称水解制备(-)γ-内酰胺。通过两步筛选法对土壤中的菌株进行筛选,以N-乙酰L-苯丙氨酸为底物进行初筛,对筛选出来的菌株进行拆分(±)γ-内酰胺能力的测定。经过手性HPLC检测,筛选出一株具有高立体选择性和酶活的(+)γ-内酰胺水解酶产生菌株。通过16s rRNA基因序列比对分析,鉴定该菌株为Delftia sp.,保藏于中国普通微生物菌种保藏中心,保藏号为Delftiasp. CGMCC No.5755。在摇瓶水平上考察了碳氮源、无机盐离子以及诱导剂等对Delftia sp.菌体生长和发酵产酶的影响,确定最适发酵培养基组成(g/L):蔗糖30,蛋白胨30,牛肉膏25,乙酰胺5,MgSO41;最适培养条件为:温度30℃,初始pH7.0,接种量为1%。该菌株在优化的条件下发酵培养20h,酶活达到最大值692U/L,生物量2.74g/L。对Delftiasp.菌株进行了3L罐发酵培养,培养24h的菌体具有最佳的转化活力和较高的光学纯度,酶活达到最大值739U/L,生物量2.82g/L。对微生物催化不对称水解拆分(±)γ-内酰胺的条件进行了优化:最适pH范围为7.0-7.5,温度为35oC,摇床转速为180rpm,菌浓40g/L。当底物浓度为100g/L时,在优化条件下反应12h,e.e.值和产率分别为99.9%和53.7%,对映选择率E值可达99.2。考察了底物浓度对水解反应的影响,实验结果表明底物对细胞有抑制作用。通过分批添加底物可以减轻底物的抑制作用并提高底物的转化率。各种添加剂对水解反应没有明显的促进作用,有机溶剂对(+)γ-内酰胺酶的活性和立体选择性没有显著的影响。研究了利用新型双水相萃取体系对产物(-)γ-内酰胺进行提取。通过测定多种双水相体系的萃取能力,结果表明磷酸氢二钾/乙醇体系的萃取效果较好。对磷酸氢二钾/乙醇双水相体系的操作工艺进行优化,双水相体系中醇、盐的浓度对(-)γ-内酰胺的收率有显著的影响。当K2HPO4浓度为22%,乙醇浓度为19%,(-)γ-内酰胺回收率为96.95%,纯度为83.36%。为得到纯度较高的(-)γ-内酰胺,对其进行了有机溶剂萃取的研究,最终采用二氯甲烷对产物进行萃取,产物纯度达到97.48%。将反应体系放大到700ml,菌体浓度为40g/L,底物浓度为200g/L,底物分六次添加,反应30h。产物的e.e.值99.14%,转化率为54.82%,对映选择率E值为52.5。用等体积二氯甲烷萃取3次后,通过蒸发结晶,产生的淡黄色固体(-)γ-内酰胺,产物的回收率为79.56%。产物经HPLC检测,e.e.值和纯度分别为99.64%和94.35%。对纯化的产物进行核磁(NMR)鉴定确认其为(-)γ-内酰胺。