CN102311988A - 一种含有环糊精的生物转化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含有环糊精的生物转化方法，能够显著提高生物转化速率。
Description
技术领域
本发明涉及一种含有环糊精的 生物转化方法，属于医药生物领域。
背景技术
生物转化也称生物催化，是利用生物反应器对加入到反应体系中的底物的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，其本质是利用生物体系本身所产生的酶对外源化合物进行酶催化反应。生物转化以可再生资源取代化石资源，大规模生产人类所需的化学品、医药、能源、材料等，是解决人类目前面临的资源、能源和环境危机的有效手段。目前，用于生物转化的体系主要有动物、植物、微生物、人和动物的肠道菌群、植物细胞培养体系、动物细胞培养体系等。
然而用于生物转化的底物中有相当一部分在水中的溶解度较小，底物与酶或生物体接触很慢，严重影响了生物转化速率，反应时间很长，不利于工业化规模生产。
本发明采用环糊精包合水中溶解度较小的底物，增加了底物的溶解度，同时在转化体系中加入苯丙氨酸，苯丙氨酸能够促进底物从包合物中游离出来被生物转化，从而大幅度增加生物转化速率，缩短反应时间，适于工业化规模生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种含有环糊精的 生物转化方法，能够显著提高水中溶解度较小的底物在生物转化体系中的转化速率。
针对上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明所述的含有环糊精的生物转化方法，其特征在于转化体系中含有环糊精、酶或生物体、底物。
其中，优选的含有环糊精的生物转化方法，其特征在于转化体系中含有环糊精、苯丙氨酸、酶或生物体、底物。
其中，所述的底物25℃时在100g水中的溶解度低于1g，并能与环糊精形成包合物。
其中，所述的生物体包括：动物、植物、微生物、人和动物的肠道菌群、植物细胞培养体系、动物细胞培养体系、细菌、真菌。
其中，所述的环糊精包括α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精、大环糊精、羟丙基-β-环糊精、磺丁基醚-β-环糊精、氨基环糊精、羟丁基-β-环糊精、葡萄糖基氨基环糊精、支链环糊精、甲基化环糊精、二甲基-β-环糊精、羟乙基环糊精、羟丙基环糊精、二聚环糊精、三聚环糊精、低分子量环糊精聚合物(分子量为3000～6000)、各种取代度的水溶性α-环糊精衍生物、各种取代度的水溶性β-环糊精衍生物、各种取代度的水溶性γ-环糊精衍生物、水溶性α-环糊精聚 合物、水溶性β-环糊精聚合物、水溶性γ-环糊精聚合物、水溶性桥联环糊精、水溶性环糊精交联聚合物、离子性环糊精衍生物、羧甲基环糊精、硫酸酯环糊精、磷酸酯环糊精中的一种或多种。
本发明所述的含有环糊精的 
生物转化方法，包括下列顺序的步骤：
(1)将底物与环糊精制备成包合物；
(2)使包合物与酶或生物体接触，进行生物转化；或者使包合物、苯丙氨酸、酶或生物体接触，进行生物转化。
本发明所述的含有环糊精的 生物转化方法，其中所述的底物包括人参皂苷Rg3、20(R)-人参皂苷Rg3、20(S)-人参皂苷Rg3、鬼臼毒素、喜树碱、淫羊藿苷、染料木苷、柚皮苷、黄芩苷。
本发明所述的含有环糊精的生物转化方法，其中人参皂苷Rg3的生物转化方法包括下列顺序的步骤：人参皂苷Rg3与羟丙基-β-环糊精制备成包合物，将包合物溶于pH为4.5～5.5的水中，加入苯丙氨酸和人参皂苷-β-葡萄糖苷酶，控制温度50～65℃进行酶解反应。
本发明所述的含有环糊精的生物转化方法，其中鬼臼毒素的生物转化方法包括：鬼臼毒素与羟丙基-β-环糊精制备成包合物，将包合物和苯丙氨酸加入掌叶大黄细胞悬浮体系中，进行生物转化。
所述的含有环糊精的生物转化方法，其中喜树碱的生物转化方法包括：喜树碱与羟丙基-β-环糊精制备成包合物，将包合物和苯丙氨酸分散于水中后加入含有毛霉的转化培养基中，在摇床中进行生物转化。
本发明的有益效果主要是：
本发明采用环糊精包合水中溶解度较小的底物，提高了底物在水中的溶解度，增加了底物与酶或生物体的接触机会，能够显著提高生物转化速率，缩短反应时间；而进一步在转化体系中加入苯丙氨酸后，苯丙氨酸能够促进底物从包合物中游离出来被生物转化，生物转化速率进一步提高，大幅度缩短反应时间，适于工业化规模生产。
附图说明
图1染料木苷-羟丙基-β-环糊精包合物差示热扫描曲线(A：染料木苷；B：染料木苷与HP-β-CD的物理混合物；C：HP-β-CD；D：染料木苷-HP-β-CD包合物)
图2柚皮苷-羟丙基-β-环糊精包合物差示热扫描曲线(a：柚皮苷；b：HP-β-CD；c：柚皮苷与HP-β-CD的物理混合物；d：柚皮苷-HP-β-CD包合物)
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但应注意本发明的范围并不受这些实例 的任何限制。
实施例1
将1g人参皂苷Rg3分散于100mLpH为5.0的水中，加入1g人参皂苷-β-葡萄糖苷酶，控制温度55℃进行酶解反应，12小时后检测转化效率，结果21.6％的人参皂苷Rg3转化为人参皂苷Rh2。
将人参皂苷Rg3用β-环糊精包合，取含有1g人参皂苷Rg3的包合物分散于100mLpH为5.0的水中，加入1g人参皂苷-β-葡萄糖苷酶，控制温度55℃进行酶解反应，12小时后检测转化效率，结果65.3％的人参皂苷Rg3转化为人参皂苷Rh2。
将人参皂苷Rg3用羟丙基-β-环糊精包合，取含有1g人参皂苷Rg3的包合物分散于100mLpH为5.0的水中，加入1g人参皂苷-β-葡萄糖苷酶，控制温度55℃进行酶解反应，12小时后检测转化效率，结果73.8％的人参皂苷Rg3转化为人参皂苷Rh2。
取上述含有1g人参皂苷Rg3的羟丙基-β-环糊精包合物分散于100mL pH为5.0的水中，加入1g人参皂苷-β-葡萄糖苷酶和0.2g苯丙氨酸，控制温度55℃进行酶解反应，12小时后检测转化效率，结果98.2％的人参皂苷Rg3转化为人参皂苷Rh2。
实施例2
将0.1g鬼臼毒素加入100mL掌叶大黄细胞悬浮***中，经10天培养后检测转化效率，结果12.1％的鬼臼毒素转化成鬼臼苦素。
将鬼臼毒素用羟丙基-β-环糊精包合，取含有0.1g鬼臼毒素的包合物加入100mL掌叶大黄细胞悬浮***中，经10天培养后检测转化效率，结果70.5％的鬼臼毒素转化成鬼臼苦素。
取上述含有0.1g鬼臼毒素的羟丙基-β-环糊精包合物和0.1g苯丙氨酸加入100mL掌叶大黄细胞悬浮***中，经10天培养后检测转化效率，结果98.2％的鬼臼毒素转化成鬼臼苦素。
实施例3
将20mg喜树碱分散于100mL水中，加入1000mL毛霉充分生长的培养基中，经3天培养后检测转化效率，结果17.6％的喜树碱转化为10-羟基喜树碱。
将鬼臼毒素用羟丙基-β-环糊精包合，取含有20mg喜树碱的包合物加入1000mL毛霉充分生长的培养基中，经3天培养后检测转化效率，结果77.3％的喜树碱转化为10-羟基喜树碱。
取上述含有20mg喜树碱的羟丙基-β-环糊精包合物和30mg苯丙氨酸加入1000mL毛霉充分生长的培养基中，经3天培养后检测转化效率，结果96.9％的喜树碱转化为10-羟基喜树碱。
实施例4
取2g淫羊藿苷、0.5gβ-葡萄糖苷酶，分散于200mL水中，于50℃搅拌8小时，检测转化效率，结果有32.2％的淫羊藿苷转化为宝藿苷I。
取2g淫羊藿苷、4g羟丙基-β-环糊精、0.5gβ-葡萄糖苷酶，分散于200mL水中，于50℃搅拌8小时，检测转化效率，结果有53.5％的淫羊藿苷转化为宝藿苷I。
将淫羊藿苷用羟丙基-β-环糊精包合，将含有2g淫羊藿苷的包合物和0.5gβ-葡萄糖苷酶分散于200mL水中，于50℃搅拌8小时，检测转化效率，结果有75.1％的淫羊藿苷转化为宝藿苷I。
取上述含有2g淫羊藿苷的羟丙基-β-环糊精包合物、0.2g苯丙氨酸和0.5gβ-葡萄糖苷酶分散于200mL水中，于50℃搅拌8小时，检测转化效率，结果有99.8％的淫羊藿苷转化为宝藿苷I。
实施例5
取2g染料木苷、0.5g蜗牛酶，分散于200mL水中，于37℃搅拌12小时，检测转化效率，结果有25.7％的染料木苷转化为染料木素。
将染料木苷用羟丙基-β-环糊精包合(包合物差示热扫描曲线见附图1)，将含有2g染料木苷的包合物和0.5g蜗牛酶分散于200mL水中，于37℃搅拌12小时，检测转化效率，结果有72.6％的染料木苷转化为染料木素。
取上述含有2g染料木苷的羟丙基-β-环糊精包合物、0.2g苯丙氨酸和0.5g蜗牛酶分散于200mL水中，于37℃搅拌12小时，检测转化效率，结果有98.3％的染料木苷转化为染料木素。
实施例6
取2g柚皮苷、1g蜗牛酶，分散于200mL水中，于37℃搅拌12小时，检测转化效率，结果有15.9％的柚皮苷转化为柚皮素。
称取羟丙基-β-环糊精10g放入锥形瓶中，然后放入20.0mL蒸馏水并加热(30℃)溶解。按摩尔比1∶1称取4.0g的柚皮苷，并将其溶解在一定体积的乙醇中。在50℃温度下，将柚皮苷的乙醇溶液缓缓加入羟丙基-β-环糊精的水溶液中，搅拌包合一定时间，静置(冷藏24h)，抽滤。在水浴锅上100℃干燥4h，即得。
取柚皮苷、羟丙基-β-环糊精以及两者的物理混合物(质量比为1∶1)和柚皮苷-羟丙基-β-环糊精适量置差示扫描量热样品室中，调节升温速度为10℃/min，温度测定范围为25-450℃，分别记录样品的差示热扫描曲线，见附图2。表明柚皮苷在100℃、175℃和250℃左右各有一个吸热峰，在290℃左右有一个放热峰，可能为柚皮苷分解所致；HP-β-CD在75℃、360℃处各有1个吸热峰，前者是由于失水所致(HP-β-CD中存在3％的水分)；物理混合物的DSC曲线为两者的叠加；包合物的主药峰完全消失，360℃左右HP-β-CD的吸热峰也消失，证明柚 皮苷-羟丙基-β-环糊精包合物形成。
将含有2g柚皮苷的羟丙基-β-环糊精包合物和1g蜗牛酶分散于200mL水中，于37℃搅拌12小时，检测转化效率，结果有65.4％的的柚皮苷转化为柚皮素。
将含有2g柚皮苷的羟丙基-β-环糊精包合物、0.2g苯丙氨酸和1g蜗牛酶分散于200mL水中，于37℃搅拌12小时，检测转化效率，结果有98.6％的的柚皮苷转化为柚皮素。
实施例7
取2g黄芩苷、1g诺维信复合植物水解酶，分散于pH为5.0的100mL水中，于45℃搅拌12小时，检测转化效率，结果有30.6％的黄芩苷转化为黄芩素。
将黄芩苷用羟丙基-β-环糊精包合，将含有2g黄芩苷的包合物和1g诺维信复合植物水解酶分散于pH为5.0的100mL水中，于45℃搅拌12小时，检测转化效率，结果有78.2％的黄芩苷转化为黄芩素。
取上述含有2g黄芩苷的羟丙基-β-环糊精包合物、0.2g苯丙氨酸和1g诺维信复合植物水解酶分散于pH为5.0的100mL水中，于45℃搅拌12小时，检测转化效率，结果有99.7％的黄芩苷转化为黄芩素。
Claims (10)
1.一种含有环糊精的生物转化方法，其特征在于转化体系中含有环糊精、酶或生物体、底物。
2.根据权利要求1所述的含有环糊精的生物转化方法，其特征在于转化体系中含有环糊精、苯丙氨酸、酶或生物体、底物。
3.根据权利要求1-2所述的含有环糊精的生物转化方法，其中所述的底物25℃时在100g水中的溶解度低于1g，并能与环糊精形成包合物。
4.根据权利要求1-3所述的含有环糊精的生物转化方法，其中所述的生物体包括：动物、植物、微生物、人和动物的肠道菌群、植物细胞培养体系、动物细胞培养体系、细菌、真菌。
5.根据权利要求1-4所述的含有环糊精的的生物转化方法，其中所述的环糊精包括α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精、大环糊精、羟丙基-β-环糊精、磺丁基醚-β-环糊精、氨基环糊精、羟丁基-β-环糊精、葡萄糖基氨基环糊精、支链环糊精、甲基化环糊精、二甲基-β-环糊精、羟乙基环糊精、羟丙基环糊精、二聚环糊精、三聚环糊精、低分子量环糊精聚合物(分子量为3000～6000)、各种取代度的水溶性α-环糊精衍生物、各种取代度的水溶性β-环糊精衍生物、各种取代度的水溶性γ-环糊精衍生物、水溶性α-环糊精聚合物、水溶性β-环糊精聚合物、水溶性γ-环糊精聚合物、水溶性桥联环糊精、水溶性环糊精交联聚合物、离子性环糊精衍生物、羧甲基环糊精、硫酸酯环糊精、磷酸酯环糊精中的一种或多种。
6.根据权利要求1-5所述的含有环糊精的
生物转化方法，包括下列顺序的步骤：
(1)将底物与环糊精制备成包合物；
(2)使包合物与酶或生物体接触，进行生物转化；或者使包合物、苯丙氨酸、酶或生物体接触，进行生物转化。
7.根据权利要求1-6所述的含有环糊精的
生物转化方法，其中所述的底物包括人参皂苷Rg3、20(R)-人参皂苷Rg3、20(S)-人参皂苷Rg3、鬼臼毒素、喜树碱、淫羊藿苷、染料木苷、柚皮苷、黄芩苷。
8.根据权利要求1-7所述的含有环糊精的生物转化方法，其中人参皂苷Rg3的生物转化方法包括下列顺序的步骤：人参皂苷Rg3与羟丙基-β-环糊精制备成包合物，将包合物溶于pH为4.5～5.5的水中，加入苯丙氨酸和人参皂苷-β-葡萄糖苷酶，控制温度50～65℃进行酶解反应。
9.根据权利要求1-7所述的含有环糊精的生物转化方法，其中鬼臼毒素的生物转化方法包括下列顺序的步骤：鬼臼毒素与羟丙基-β-环糊精制备成包合物，将包合物和苯丙氨酸加入掌叶大黄细胞悬浮体系中，进行生物转化。
10.根据权利要求1-7所述的含有环糊精的生物转化方法，其中喜树碱的生物转化方法包括下列顺序的步骤：喜树碱与羟丙基-β-环糊精制备成包合物，将包合物和苯丙氨酸分散于水中后加入含有毛霉的转化培养基中，在摇床中进行生物转化。
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