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摘 要

糖尿病作为一种终身疾病，虽然当下并无根治方法，但患者只要坚持治疗，其影响终究是可控的。目前，α-葡萄糖苷酶抑制剂是国内使用最广泛的一类口服降糖药，1-脱氧野尻霉素及其衍生物就是其中一类。

本实验室对斜面培养的氧化葡萄糖酸杆菌进行二级种子培养，处理收集，获得静息细胞作为转化反应酶源，参与6-甲氨基-6-脱氧-α-L-呋喃山梨糖的生物合成。以期获取1-脱氧野尻霉素的N-甲基衍生物，用于糖尿病患者的临床治疗。本实验主要验证反应的可行性，并从初始pH、底物浓度、细胞浓度、温度四个方面进行单因素法研究对转化反应的影响。

实验证明，转化反应可行。测得最适初始ph为6.0，最适底物浓度20g/L，最适细胞浓度20g/L，最适转化温度30℃。在该条件下，设定摇床速度150r/min，转化24小时，可几乎完全转化。

关键词：氧化葡萄糖酸杆菌 生物转化 6-甲氨基-6-脱氧-α-L-呋喃山梨糖

Study on Biosynthesis of 6-Methylamino-6-Deoxy-α-L-Furan Sorbose

Abstract

Diabetes is a life-long disease. Although there is no cure at the moment, if the patient insists on treatment, the impact is ultimately controllable. At present, α-glucosidase inhibitors are the most widely used type of oral hypoglycemic agents in China, and 1-deoxynojirimycin and its derivatives are among them.

We conducted secondary seed culture of slant-surfaced oxidized Gluconobacter oxydans, collected by treatment, and obtained resting cells as the source of transformation reaction enzymes involved in the biosynthesis of 6-methylamino-6-deoxy-α-L-fursorbose.Biosynthesis in order to obtain new N-methyl derivatives of 1-deoxynojirimycin for clinical treatment of diabetic patients. This experiment mainly verifies the feasibility of the reaction, and from the four aspects of pH, substrate concentration, cell concentration, temperature single factor method to study the transformation reaction.

Experiments show that the conversion reaction is feasible. The optimum initial pH was measured as 6.0, the optimal substrate concentration was 20 g/L, the optimal cell concentration was 20 g/L, and the optimal conversion temperature was 30°C. Under this condition, the shaker speed was set to 150 r/min, and conversion was almost complete after 24 hours of conversion.

Key words:Gluconobacter oxydans，Biotransformation，6-Methylamino-6-deoxy-α-L-furanose

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 1-脱氧野尻霉素 1

1.2 1-脱氧野尻霉素的烷基衍生物及其药理作用 1

1.2.1 N-羟乙基-1-脱氧野尻霉素 1

1.2.2 N-正丁基-1-脱氧野尻霉素 2

1.2.3 N-壬基-1-脱氧野尻霉素 2

1.2.4 N-甲基-N-（5-羧基戊基）-1-脱氧野尻霉素 2

1.2.5 N-甲基-1-脱氧野尻霉素 3

1.2.6 （甲氧羰基）戊基-1-脱氧野尻霉素 3

1.2.7 N-（8-（3-乙炔基苯氧基）辛基-1-脱氧野尻霉素 3

1.3 氧化葡萄糖酸杆菌 4

1.3.1 氧化葡萄糖酸杆菌简介 4

1.3.2 氧化葡萄糖酸杆菌的膜结合酶 4

1.3.3 氧化葡萄糖酸杆菌的工业应用 7

1.4 微生物或其所含酶参与工艺合成的实例 7

1.4.1 生物组合法生成D-甘露醇 7

1.4.2 生物组合法生产β-葡聚糖酶 8

1.4.3 生物组合法生产1-脱氧野尻霉素 8

1.4.4 生物合成法生产β-胡萝卜素 8

1.4.5 生物组合法合成N-羟乙胺基-1-脱氧野尻霉素 9

1.4.6 乙醛酸的生物合成 9

1.4.7 生物合成N-羟乙胺基-1-脱氧山梨糖 9

1.5 实验内容及意义 9

第二章 实验部分 11

2.1 实验材料及仪器 11

2.1.1 菌种 11

2.1.2 培养基及转化液 11

2.1.3 主要试剂 11

2.1.4 主要仪器 12

2.2 氧化葡萄糖酸杆菌生物转化葡甲胺实验方法 13

2.2.1 菌种二级培养 13

2.2.2 氧化葡萄糖酸杆菌生物量测定方法 13

2.2.3 静息细胞的制备 14

2.2.4 生物转化单因素实验设计 15

2.3 葡甲胺转化量的测定 15

第三章 结果与讨论 15

3.1 转化机理 15

3.2 反应的影响因素 16

3.2.1 细胞浓度对转化的影响 16

3.2.2 底物浓度对转化的影响 16

3.2.3 初始pH值对转化的影响 17

3.2.4 不同温度对转化的影响 18

第四章 总结 20

参考文献 21

致谢 23

第一章 绪论

1.1 1-脱氧野尻霉素

1-脱氧野尻霉素，化学式为C₆H₁₃NO₄，是一种多羟基生物碱。英文名1-Deoxynojirimycin，简称1-DNJ或DNJ，别名1-脱氧氮杂-D-葡萄糖（结构式见图1），是一种强效α-糖苷酶抑制剂。20世纪70年代，Yagid等人从桑树的根茎中首次发现。由于1-脱氧野尻霉素及其衍生物，在实验中表现出的强糖苷酶抑制性，及在临床研究时的优异表现，使得其迅速被广泛应用，并深受研究人员重视^[1][2]。

随着1-脱氧野尻霉素及其衍生物的推广使用，1-脱氧野尻霉素作为前体或产物需求越来越大，其工业化生产也被提上日程。接下来列举几种1-脱氧野尻霉素的工艺路线:

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