关于甾醇生物降解产物及其深度开发的思考

国内近年已经采用引进植物甾醇微生物发酵降解生产雄烯二酮（AD或 4AD）。据2011中国甾体激素产业论坛（上海，2011-12-13）获悉，AD产量已达800t/a。这为我国甾体药业实现半合成原料多元化开辟了又一新途径，可望部分替代日趋紧缺的薯蓣皂素资源，使得原料利用更趋科学合理，有助于我国甾体激素产业均衡发展，符合国家“12.5”“调结构转方式”的产业政策取向。现将AD生产工艺及其深度开发有关问题简介如下，供业内人士思考。

1.  AD生产的菌种和发酵工艺

菌种：均为分枝杆菌属的2株工业用菌种，即耻垢分枝杆菌，偶发分枝杆菌，要注意其生物学特性的研究，建立科学合理的菌种选育程序，方能维持正常生产。

工艺： 植物油/水两相发酵，如果工艺稳定，若增加一套油的回收装置，可套用，则还是可行的。

  a.问题一：在将16%（v/v）的油用量缩减成3--4%，可与前者进行实际运转若干批次后，进行技术经济学比较分析，综合平衡取舍之

  b.问题二：以水化磷脂或大豆蛋白水解物取代油，实际上就是天然产物磷脂类作为表面活性剂起作用，大豆蛋白水解物主要还是大豆卵磷脂作为表面活性剂起作用，可保持甾醇合适的底物浓度及溶解性

  c.问题三：甾醇发酵底物浓度2.0%和3.0%，最终结果目标产物获得量是同样的产率。这就说明该菌种确实还存在着完全彻底代谢降解甾醇为CO₂和水的解构特性。这也是甾体微生物转化中较长期存在的问题，包括引入羟基的发酵也是如此。

解决的措施有：⑴开展该生产菌种甾体Δ^1,2-脱氢酶缺失的诱变育种；⑵注意发酵工艺参数的优化匹配，重点考察目标产物4AD在发酵介质中积累的时程曲线。该菌种对甾环的破裂降解是经由A环C_1,2脱氢后，紧接着B环C₉-羟基化，最后经B环开环，生成9,10-闭联-3-羟基甾体，最后代谢降解为CO₂和水

2.AD作为主产物，及其副产物

目前国内有的单位研发甾醇降解生产4AD/ADD，多为二者以一定比例存在的混合物，但Δ¹ -/Δ^1,2-甾体是可以用化学法分离，但这又增加了制造成本；理想的工艺当然是生物法直接生产ADD，现在川师大李维等已报道利用分离选育的戈登氏菌（Gordonia neofelifaecis）有效转化胆固醇优势积累ADD（87.2%）（WJMB，2011,27:759-765。川大华西药学院郑虎教授（刘乐，2006，博士学位论文）已有从ADD起始，以化学-生物法，经14步合成地塞米松的小试技术，总收率8%（不含生物发酵部分）。均可值得深度开发。 

3     建议开发

经由AD®¼¼®RSA®RS®11b-OH-RS（即，氢化可的松）的新工艺；C₁₁b-OH一步采用本实验室的新月弯孢霉生物工艺，同批次菌丝转化2次RS底物，底物浓度达到2´0.2%，氢化可的松净产率达60%，同国外报道一致。

建议开展分支杆菌细胞转化动植物甾醇为9a-OH-AD，我处已有利用偶发分枝杆菌发酵断甾醇侧链半微量制9-OH-AD的初步研究结果，具有工业开发价值。这在含卤皮质激素合成上很有用，特别是在地塞米松、倍他米松合成中很有竞争能力。希望同有关公司合作开发，成果共享。