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甾类药物是临床上不可缺少的一类药物。9-氟甾体激素,如地塞米松,倍他米松,曲安西龙等是糖类皮质激素,在调节人体正常水盐代谢、促进蛋白质分解和肝糖原转化异生、体液容量和渗透平衡、抗休克和抗过敏方面有重要作用。9β,11β-环氧-17α,21-二羟基-16β-甲基孕-1,4-二烯-3,20-二酮（Ⅳ）是用于生产9-氟甾体激素的关键前体。本研究以诺卡氏菌Nocardioides sp.NS413、分枝杆菌Mycobacterium sp.MS136和大肠杆菌E.coli BL21（DE3）为出发菌株,通过微生物全细胞转化法以及细胞裂解液转化法以甾体化合物9β,11β-环氧-17α,21-二羟基-16β-甲基孕-4-烯-3,20-二酮-21-醋酸酯（Ⅰ）为底物生产9-氟甾体激素的关键前体Ⅳ,针对不同转化体系的反应机制进行研究,并对反应条件进行了优化。诺卡氏菌普通发酵法转化甾体底物Ⅰ时,如果发酵液中没有甲基-β-环糊精（MCD）,反应顺序主要是Ⅰ、Ⅲ（9β,11β-环氧-17α,21-二羟基-16β-甲基孕-1,4-二烯-3,20-二酮-21-醋酸酯）、Ⅳ;在发酵液中加入MCD后,反应顺序主要是Ⅰ、Ⅱ（9β,11β-环氧-17α,21-二羟基-16β-甲基孕-4-烯-3,20-二酮）、Ⅳ。诺卡氏菌在加入MCD的两相（油相-水相）转化培养基N3中转化5 g/L底物Ⅰ40 h,产物Ⅳ的转化率（64.8%）比无MCD的水相系统（40.7%）提高了59.2%。而诺卡氏静息细胞转化底物Ⅰ只发生C1,2位脱氢反应生成产物Ⅲ,并且诺卡氏菌在一级种液中培养,在无碳源和氮源的发酵培养基转化5 g/L底物Ⅰ10 h,产物Ⅲ的转化率最高,为43.6%。分枝杆菌全细胞转化底物Ⅰ只生成水解产物Ⅱ,而分枝杆菌细胞裂解液能将底物Ⅰ转化为产物Ⅱ和Ⅳ,反应机理为Ⅰ先自发水解为中间体Ⅱ,Ⅱ经KSTD催化发生C1,2位脱氢反应转化为产物Ⅳ。为提高产物Ⅳ的转化率,在分枝杆菌中分别过表达编码KSTD的关键基因:kstD、kstD3和kstDM,并优化缓冲液pH,结果表明1 g/L底物Ⅰ在pH 7.5的重组菌株MS136-kstDM细胞裂解液中反应45h,产物Ⅳ的转化率为92.8%,比优化前提高了63.4%。大肠杆菌重组菌株BL21（DE3）-kstD,BL21（DE3）-kstD3,BL21（DE3）-kstDM细胞裂解液能将底物Ⅰ转化为产物Ⅱ和Ⅳ。相比于分枝杆菌重组菌株MS136-kstDM（92.8%）,BL21（DE3）-kstDM产物Ⅳ的转化率（79.5%）较低。