專利名稱：一種含有環(huán)糊精的生物轉(zhuǎn)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含有環(huán)糊精的生物轉(zhuǎn)化方法，屬于醫(yī)藥生物領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
生物轉(zhuǎn)化也稱生物催化，是利用生物反應器對加入到反應體系中的底物的某一特定部位或功能基團進行特異性的結(jié)構(gòu)修飾以獲得有價值的不同化學產(chǎn)物，其本質(zhì)是利用生物體系本身所產(chǎn)生的酶對外源化合物進行酶催化反應。生物轉(zhuǎn)化以可再生資源取代化石資源，大規(guī)模生產(chǎn)人類所需的化學品、醫(yī)藥、能源、材料等，是解決人類目前面臨的資源、能源和環(huán)境危機的有效手段。目前，用于生物轉(zhuǎn)化的體系主要有動物、植物、微生物、人和動物的腸道菌群、植物細胞培養(yǎng)體系、動物細胞培養(yǎng)體系等。然而用于生物轉(zhuǎn)化的底物中有相當一部分在水中的溶解度較小，底物與酶或生物體接觸很慢，嚴重影響了生物轉(zhuǎn)化速率，反應時間很長，不利于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明采用環(huán)糊精包合水中溶解度較小的底物，增加了底物的溶解度，同時在轉(zhuǎn)化體系中加入苯丙氨酸，苯丙氨酸能夠促進底物從包合物中游離出來被生物轉(zhuǎn)化，從而大幅度增加生物轉(zhuǎn)化速率，縮短反應時間，適于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種含有環(huán)糊精的J生物轉(zhuǎn)化方法，能夠顯著提高水中溶解度較小的底物在生物轉(zhuǎn)化體系中的轉(zhuǎn)化速率。針對上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案本發(fā)明所述的含有環(huán)糊精的生物轉(zhuǎn)化方法，其特征在于轉(zhuǎn)化體系中含有環(huán)糊精、 酶或生物體、底物。其中，優(yōu)選的含有環(huán)糊精的生物轉(zhuǎn)化方法，其特征在于轉(zhuǎn)化體系中含有環(huán)糊精、苯丙氨酸、酶或生物體、底物。其中，所述的底物25°C時在IOOg水中的溶解度低于lg，并能與環(huán)糊精形成包合物。其中，所述的生物體包括動物、植物、微生物、人和動物的腸道菌群、植物細胞培養(yǎng)體系、動物細胞培養(yǎng)體系、細菌、真菌。其中，所述的環(huán)糊精包括α-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精、Y-環(huán)糊精、大環(huán)糊精、羥丙基-β -環(huán)糊精、磺丁基醚-β -環(huán)糊精、氨基環(huán)糊精、羥丁基-β -環(huán)糊精、葡萄糖基氨基環(huán)糊精、支鏈環(huán)糊精、甲基化環(huán)糊精、二甲基-β -環(huán)糊精、羥乙基環(huán)糊精、羥丙基環(huán)糊精、二聚環(huán)糊精、三聚環(huán)糊精、低分子量環(huán)糊精聚合物(分子量為3000 6000)、各種取代度的水溶性α-環(huán)糊精衍生物、各種取代度的水溶性β-環(huán)糊精衍生物、各種取代度的水溶性Y-環(huán)糊精衍生物、水溶性α-環(huán)糊精聚合物、水溶性β-環(huán)糊精聚合物、水溶性Y-環(huán)糊精聚合物、水溶性橋聯(lián)環(huán)糊精、水溶性環(huán)糊精交聯(lián)聚合物、離子性環(huán)糊精衍生物、羧甲基環(huán)糊精、硫酸酯環(huán)糊精、磷酸酯環(huán)糊精中的一種或多種。
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本發(fā)明所述的含有環(huán)糊精的」生物轉(zhuǎn)化方法，包括下列順序的步驟(1)將底物與環(huán)糊精制備成包合物；(2)使包合物與酶或生物體接觸，進行生物轉(zhuǎn)化；或者使包合物、苯丙氨酸、酶或生物體接觸，進行生物轉(zhuǎn)化。本發(fā)明所述的含有環(huán)糊精的生物轉(zhuǎn)化方法，其中所述的底物包括人參皂苷Rg3、 20 (R)-人參皂苷Rg3、20 ( -人參皂苷Rg3、鬼白毒素、喜樹堿、淫羊藿苷、染料木苷、柚皮苷、
黃芩苷。本發(fā)明所述的含有環(huán)糊精的生物轉(zhuǎn)化方法，其中人參皂苷的生物轉(zhuǎn)化方法包括下列順序的步驟人參皂苷收3與羥丙基-β -環(huán)糊精制備成包合物，將包合物溶于PH為 4. 5 5. 5的水中，加入苯丙氨酸和人參皂苷-β -葡萄糖苷酶，控制溫度50 65°C進行酶解反應。本發(fā)明所述的含有環(huán)糊精的生物轉(zhuǎn)化方法，其中鬼白毒素的生物轉(zhuǎn)化方法包括 鬼臼毒素與羥丙基-β -環(huán)糊精制備成包合物，將包合物和苯丙氨酸加入掌葉大黃細胞懸浮體系中，進行生物轉(zhuǎn)化。所述的含有環(huán)糊精的生物轉(zhuǎn)化方法，其中喜樹堿的生物轉(zhuǎn)化方法包括喜樹堿與羥丙基-β -環(huán)糊精制備成包合物，將包合物和苯丙氨酸分散于水中后加入含有毛霉的轉(zhuǎn)化培養(yǎng)基中，在搖床中進行生物轉(zhuǎn)化。本發(fā)明的有益效果主要是本發(fā)明采用環(huán)糊精包合水中溶解度較小的底物，提高了底物在水中的溶解度，增加了底物與酶或生物體的接觸機會，能夠顯著提高生物轉(zhuǎn)化速率，縮短反應時間；而進一步在轉(zhuǎn)化體系中加入苯丙氨酸后，苯丙氨酸能夠促進底物從包合物中游離出來被生物轉(zhuǎn)化， 生物轉(zhuǎn)化速率進一步提高，大幅度縮短反應時間，適于工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。


圖1染料木苷-羥丙基-β-環(huán)糊精包合物差示熱掃描曲線(Α 染料木苷；B 染料木苷與HP- β -⑶的物理混合物；C =HP- β -⑶；D 染料木苷-HP- β -⑶包合物)圖2柚皮苷-羥丙基-β-環(huán)糊精包合物差示熱掃描曲線(a:柚皮苷；b HP- β -CD ；c 柚皮苷與HP- β -⑶的物理混合物；d 柚皮苷-HP- β -⑶包合物)
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但應注意本發(fā)明的范圍并不受這些實例的任何限制。實施例1將Ig人參皂苷1 分散于IOOmLpH為5. 0的水中，加入Ig人參皂苷- β -葡萄糖苷酶，控制溫度55°C進行酶解反應，12小時后檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果21. 6%的人參皂苷機轉(zhuǎn)化為人參皂苷將人參皂苷收3用β -環(huán)糊精包合，取含有Ig人參皂苷的包合物分散于 IOOmLpH為5. 0的水中，加入Ig人參皂苷- β -葡萄糖苷酶，控制溫度55°C進行酶解反應， 12小時后檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果65. 3%的人參皂苷轉(zhuǎn)化為人參皂苷Mv
將人參皂苷收3用羥丙基-β -環(huán)糊精包合，取含有Ig人參皂苷收3的包合物分散于IOOmLpH為5.0的水中，加入Ig人參皂苷-β -葡萄糖苷酶，控制溫度55°C進行酶解反應，12小時后檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果73. 8%的人參皂苷轉(zhuǎn)化為人參皂苷Mv取上述含有Ig人參皂苷收3的羥丙基-β -環(huán)糊精包合物分散于IOOmL ρΗ為5. 0 的水中，加入Ig人參皂苷-β -葡萄糖苷酶和0. 2g苯丙氨酸，控制溫度55°C進行酶解反應， 12小時后檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果98. 2%的人參皂苷收3轉(zhuǎn)化為人參皂苷Mv實施例2將0. Ig鬼臼毒素加入IOOmL掌葉大黃細胞懸浮系統(tǒng)中，經(jīng)10天培養(yǎng)后檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果12. 的鬼臼毒素轉(zhuǎn)化成鬼臼苦素。將鬼臼毒素用羥丙基-β-環(huán)糊精包合，取含有0. Ig鬼臼毒素的包合物加入IOOmL 掌葉大黃細胞懸浮系統(tǒng)中，經(jīng)10天培養(yǎng)后檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果70. 5%的鬼白毒素轉(zhuǎn)化成鬼臼苦素。取上述含有0. Ig鬼臼毒素的羥丙基-β-環(huán)糊精包合物和0. Ig苯丙氨酸加入 IOOmL掌葉大黃細胞懸浮系統(tǒng)中，經(jīng)10天培養(yǎng)后檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果98. 2%的鬼臼毒素轉(zhuǎn)化成鬼白苦素。實施例3將20mg喜樹堿分散于IOOmL水中，加入IOOOmL毛霉充分生長的培養(yǎng)基中，經(jīng)3天培養(yǎng)后檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果17.6%的喜樹堿轉(zhuǎn)化為10-羥基喜樹堿。將鬼白毒素用羥丙基- β -環(huán)糊精包合，取含有20mg喜樹堿的包合物加入IOOOmL 毛霉充分生長的培養(yǎng)基中，經(jīng)3天培養(yǎng)后檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果77. 3%的喜樹堿轉(zhuǎn)化為10-羥
基喜樹堿。取上述含有20mg喜樹堿的羥丙基-β-環(huán)糊精包合物和30mg苯丙氨酸加入 IOOOmL毛霉充分生長的培養(yǎng)基中，經(jīng)3天培養(yǎng)后檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果96. 9%的喜樹堿轉(zhuǎn)化為10-羥基喜樹堿。實施例4取2g淫羊藿苷、0. 5gi3 -葡萄糖苷酶，分散于200mL水中，于50°C攪拌8小時，檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果有32. 2%的淫羊藿苷轉(zhuǎn)化為寶藿苷I。取2g淫羊藿苷、4g羥丙基-β -環(huán)糊精、0. 5g β -葡萄糖苷酶，分散于200mL水中， 于50°C攪拌8小時，檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果有53. 5%的淫羊藿苷轉(zhuǎn)化為寶藿苷I。將淫羊藿苷用羥丙基-β-環(huán)糊精包合，將含有2g淫羊藿苷的包合物和 0. 5g β -葡萄糖苷酶分散于200mL水中，于50°C攪拌8小時，檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果有75. 1 % 的淫羊藿苷轉(zhuǎn)化為寶藿苷I。取上述含有2g淫羊藿苷的羥丙基-β-環(huán)糊精包合物、0.2g苯丙氨酸和 0. 5g β -葡萄糖苷酶分散于200mL水中，于50°C攪拌8小時，檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果有99. 8% 的淫羊藿苷轉(zhuǎn)化為寶藿苷I。實施例5取2g染料木苷、0. 5g蝸牛酶，分散于200mL水中，于37°C攪拌12小時，檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果有25. 7%的染料木苷轉(zhuǎn)化為染料木素。將染料木苷用羥丙基-β -環(huán)糊精包合(包合物差示熱掃描曲線見附圖1)，將含有2g染料木苷的包合物和0. 5g蝸牛酶分散于200mL水中，于37°C攪拌12小時，檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果有72. 6%的染料木苷轉(zhuǎn)化為染料木素。取上述含有2g染料木苷的羥丙基-β -環(huán)糊精包合物、0. 2g苯丙氨酸和0. 5g蝸牛酶分散于200mL水中，于37°C攪拌12小時，檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果有98. 3%的染料木苷轉(zhuǎn)化為染料木素。實施例6取2g柚皮苷、Ig蝸牛酶，分散于200mL水中，于37°C攪拌12小時，檢測轉(zhuǎn)化效率， 結(jié)果有15. 9%的柚皮苷轉(zhuǎn)化為柚皮素。稱取羥丙基-β-環(huán)糊精IOg放入錐形瓶中，然后放入20. OmL蒸餾水并加熱 (30°C)溶解。按摩爾比1 1稱取4. Og的柚皮苷，并將其溶解在一定體積的乙醇中。在 50°C溫度下，將柚皮苷的乙醇溶液緩緩加入羥丙基-β -環(huán)糊精的水溶液中，攪拌包合一定時間，靜置(冷藏Mh)，抽濾。在水浴鍋上100°C干燥4h，即得。取柚皮苷、羥丙基-β-環(huán)糊精以及兩者的物理混合物(質(zhì)量比為1 1)和柚皮苷-羥丙基-β -環(huán)糊精適量置差示掃描量熱樣品室中，調(diào)節(jié)升溫速度為10°c /min,溫度測定范圍為25-450°C，分別記錄樣品的差示熱掃描曲線，見附圖2。表明柚皮苷在100°C、 175°C和250°C左右各有一個吸熱峰，在^(TC左右有一個放熱峰，可能為柚皮苷分解所致； 朋-0-^在751、3601處各有1個吸熱峰，前者是由于失水所致(ΗΡ-β-⑶中存在3% 的水分)；物理混合物的DSC曲線為兩者的疊加；包合物的主藥峰完全消失，360°C左右 HP-β-⑶的吸熱峰也消失，證明柚皮苷-羥丙基-β-環(huán)糊精包合物形成。將含有2g柚皮苷的羥丙基-β -環(huán)糊精包合物和Ig蝸牛酶分散于200mL水中，于 37°C攪拌12小時，檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果有65. 4%的的柚皮苷轉(zhuǎn)化為柚皮素。將含有2g柚皮苷的羥丙基-β -環(huán)糊精包合物、0. 2g苯丙氨酸和Ig蝸牛酶分散于200mL水中，于37°C攪拌12小時，檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果有98. 6%的的柚皮苷轉(zhuǎn)化為柚皮
ο實施例7取2g黃芩苷、Ig諾維信復合植物水解酶，分散于pH為5. 0的IOOmL水中，于45°C 攪拌12小時，檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果有30. 6%的黃芩苷轉(zhuǎn)化為黃芩素。將黃芩苷用羥丙基-β -環(huán)糊精包合，將含有2g黃芩苷的包合物和Ig諾維信復合植物水解酶分散于pH為5. 0的IOOmL水中，于45°C攪拌12小時，檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果有 78. 2%的黃芩苷轉(zhuǎn)化為黃芩素。取上述含有2g黃芩苷的羥丙基-β -環(huán)糊精包合物、0. 2g苯丙氨酸和Ig諾維信復合植物水解酶分散于pH為5. 0的IOOmL水中，于45°C攪拌12小時，檢測轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果有 99. 7%的黃芩苷轉(zhuǎn)化為黃芩素。
權(quán)利要求
1.一種含有環(huán)糊精的生物轉(zhuǎn)化方法，其特征在于轉(zhuǎn)化體系中含有環(huán)糊精、酶或生物體、 底物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有環(huán)糊精的生物轉(zhuǎn)化方法，其特征在于轉(zhuǎn)化體系中含有環(huán)糊精、苯丙氨酸、酶或生物體、底物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的含有環(huán)糊精的生物轉(zhuǎn)化方法，其中所述的底物25°C時在 IOOg水中的溶解度低于lg，并能與環(huán)糊精形成包合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的含有環(huán)糊精的生物轉(zhuǎn)化方法，其中所述的生物體包括動物、植物、微生物、人和動物的腸道菌群、植物細胞培養(yǎng)體系、動物細胞培養(yǎng)體系、細菌、真菌。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的含有環(huán)糊精的的生物轉(zhuǎn)化方法，其中所述的環(huán)糊精包括 α-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精、Y-環(huán)糊精、大環(huán)糊精、羥丙基-β-環(huán)糊精、磺丁基醚-β-環(huán)糊精、氨基環(huán)糊精、羥丁基- β -環(huán)糊精、葡萄糖基氨基環(huán)糊精、支鏈環(huán)糊精、甲基化環(huán)糊精、二甲基-β -環(huán)糊精、羥乙基環(huán)糊精、羥丙基環(huán)糊精、二聚環(huán)糊精、三聚環(huán)糊精、低分子量環(huán)糊精聚合物(分子量為3000 6000)、各種取代度的水溶性α-環(huán)糊精衍生物、各種取代度的水溶性β-環(huán)糊精衍生物、各種取代度的水溶性Y-環(huán)糊精衍生物、水溶性α-環(huán)糊精聚合物、水溶性β-環(huán)糊精聚合物、水溶性Y-環(huán)糊精聚合物、水溶性橋聯(lián)環(huán)糊精、水溶性環(huán)糊精交聯(lián)聚合物、離子性環(huán)糊精衍生物、羧甲基環(huán)糊精、硫酸酯環(huán)糊精、磷酸酯環(huán)糊精中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的含有環(huán)糊精的，生物轉(zhuǎn)化方法，包括下列順序的步驟(1)將底物與環(huán)糊精制備成包合物；(2)使包合物與酶或生物體接觸，進行生物轉(zhuǎn)化；或者使包合物、苯丙氨酸、酶或生物體接觸，進行生物轉(zhuǎn)化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的含有環(huán)糊精的！生物轉(zhuǎn)化方法，其中所述的底物包括人參皂苷Rg3、20(R)_人參皂苷Rg3、20(Q-人參皂苷Rg3、鬼白毒素、喜樹堿、淫羊藿苷、染料木苷、柚皮苷、黃芩苷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的含有環(huán)糊精的生物轉(zhuǎn)化方法，其中人參皂苷的生物轉(zhuǎn)化方法包括下列順序的步驟人參皂苷與羥丙基-環(huán)糊精制備成包合物，將包合物溶于PH為4. 5 5. 5的水中，加入苯丙氨酸和人參皂苷-β -葡萄糖苷酶，控制溫度50 65 °C進行酶解反應。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的含有環(huán)糊精的生物轉(zhuǎn)化方法，其中鬼白毒素的生物轉(zhuǎn)化方法包括下列順序的步驟鬼白毒素與羥丙基-環(huán)糊精制備成包合物，將包合物和苯丙氨酸加入掌葉大黃細胞懸浮體系中，進行生物轉(zhuǎn)化。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的含有環(huán)糊精的生物轉(zhuǎn)化方法，其中喜樹堿的生物轉(zhuǎn)化方法包括下列順序的步驟喜樹堿與羥丙基-β -環(huán)糊精制備成包合物，將包合物和苯丙氨酸分散于水中后加入含有毛霉的轉(zhuǎn)化培養(yǎng)基中，在搖床中進行生物轉(zhuǎn)化。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種含有環(huán)糊精的生物轉(zhuǎn)化方法，能夠顯著提高生物轉(zhuǎn)化速率。
文檔編號C12P19/60GK102311988SQ20111018619
公開日2012年1月11日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者孫娥, 崔莉, 張振海, 賈曉斌, 郁丹紅, 金鑫 申請人:賈曉斌