生物转化在天然产物中的应用

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1、生物转化在天然产物中的应用021955摘要：天然药物中的成分多而复杂，虽然具有广泛的药理活性，但因溶解度差，生物利用度低等原因，难以将其中有效成分高效的提取出来。随着生物科学的不断发展，生物转化逐渐应用于天然产物化学的研究，提高活性成分的溶解度或生物利用度。本文主要阐述了生物转化在天然产物中的应用。关键词：生物转化、天然产物Abstract:Naturaldrugingredientsaremanyandcomplex,althoughtheyhavewiderangeofpharmacologicalactivity,becauseofpoorsolubility,lowdegreeofb

2、iologicalutilization,whichisdifficulttobehighlyeffectivecomponentextract.Withthecontinuousdevelopmentofbiologicalscience,studyingthebiotransformationisusedinnaturalproductchemistry,improvingthesolubilityofactiveingredientsorbioavailability.Thispapermainlydescribesthebiologicaltransformationintheapp

3、licationofnaturalproducts.Keywords:biotransformation,naturalproducts大部分药材的有效成分含量较低，通过提取方法从原植物中分离提取产物，资源浪费严重，提取成本较高。与传统的提取、化学合成方法相比，利用生物转化的手段转化生产活性物质无疑是一种高效简便的方法。生物转化是利用微生物、动植物的培养体系或其产生的酶制剂对外源性化合物进行结构修饰而获得有价值的生物化学反应过程，其实质是利用生物体系本身所产生的酶对外源性化合物进行酶催化反应[1]。反应类型有水解、羟基化、糖基化、酰基化等[2]。具有转化率高、无污染、耗能低、产物单纯、易分离

4、纯化的优点。生物转化的发展经历了野生型全细胞催化，基因工程微生物全细胞反应，利用系统分析和代谢工程进行全局性调控等阶段[3]。1生物转化1.1植物细胞系统的生物转化基于植物组织细胞培养的生物转化，与微生物及其产生的酶相比，其独特之处在于植物中具有许多微生物中不存在的独特的酶，它们可以催化一定的反应，生成许多复杂的化合物，甚至是新化合物。因此，利用植物细胞进行药物生产或新药研制开发具有极大潜力。采用（1）植物悬浮细胞培养是利用悬浮植物细胞将前体化合物转化为目的化合物的1种方法，即：取游离愈伤组织细胞，将其悬浮在液体培养基中，使其繁殖生长，同时加入前体化合物，利用悬浮细胞代谢对化合物结构进行改造

5、，细胞收获后需用超声破碎、有机溶剂提取等方法，提取代谢产物；（2）用固定化植物细胞作为反应体系是在液体悬浮细胞的基础上发展而来，主要利用离子交换、聚合、微囊化等作用，将植物细胞包埋在硅藻酸盐和琼脂等多聚物的网孔内，再用交联剂对细胞进行渗透交联处理，提高其通透性。将其生物转化后利用一些不影响细胞活性，同时可提高膜通透性的溶剂，如二甲基亚砜、细胞色素C、溶血卵磷脂和十六烷基三甲基溴化铵等将胞内产物释放出来，该方法具有条件温和，细胞可重复使用，而且成本较低的特点。作为生物催化剂，植物细胞培养具有下列优点：（1）可在实验室中生长，重现性好；（2）细胞可无限制的生长，培养物可大量累积，从而源源不断地提

6、供生物材料；（3）生长循环周期短，有利于实验的进行。植物悬浮细胞的培养、固定化细胞培养及毛状根培养都可参与生物转化，产生有用化合物[4]。Casas等利用白花曼陀罗毛状根生物转化生产熊果苷,发现对苯二酚浓度为20-40mg/L时,细胞伤害最小,转化率最高。且30-120g/L的糖浓度能够增加生物转化,其中,蔗糖效果最好。严春艳等在何首乌(Polygonummultiflorum)毛状根生物转化对苯二酚为熊果苷的研究中,测量了共培养时间、底物浓度和培养容器的体积对熊果苷生物转化的影响,发现所有处理的培养物和培养基中都能检测到熊果苷,底物浓度为1,100mg/L时,共培养72h,熊果苷的产量和转

7、化率达到最大,分别为2122g/L和81.45%,并且3L规模的扩大生产也取得了成功[5]。1.2微生物细胞系统的生物转化微生物转化是指利用细菌、霉菌等微生物体系对外源性底物进行结构修饰所发生的化学反应。微生物种类多，分布广，繁殖快，对自然环境的变化有极强的适应能力，含酶丰富，同时也具有产生一些新型酶和特异性酶的潜力，该方法具有生物量倍增时间短，微生物的基因操作方法已广泛建立等优点，作为生物转化体系具有独特的