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他汀类药物是一类20世纪80年代上市的羟甲戊二酰辅酶A还原酶(HMG-CoA)抑制剂类药物,广泛用于临床治疗骨质疏松、高胆固醇血症等心血管疾病,近年来,他汀类药物还统治着全球降胆固醇药物市场。自2006年以来,仅阿托伐他汀(Atorvastatin)单一药物的销售额就突破百亿美元,是全球销量最高的降血脂药物。作为合成阿托伐他汀药效基团的关键手性合成子,6-氰基-(3R,5R)-二羟基己酸叔丁酯合成是阿托伐他汀的关键生产技术。2000年以前,6-氰基-(3R,5R)-二羟基己酸叔丁酯合成主要采用全化学工艺,这些工艺普遍存在的缺陷是部分化学步骤依赖价格昂贵并对环境污染严重的催化剂和极端的反应条件。随着生物技术和酶工程的持续发展,具有温和性和高立体选择性的生物催化引起了制药工业的高度重视,并成为该手性化合物制造的关键技术。本论文通过单因素实验对保藏菌株ZJB-08109的发酵条件进行了优化,确定最适的发酵条件为:种龄10 h,接种量7.0%,初始pH 5.5发酵温度32℃,发酵时间为14 h。在上述发酵条件下,菌株ZJB-08109生物量达到4.13 g/L(菌体含水量76.0%),羰基还原酶的比活力达到54.48 U/g。以(R)-6-氰基-5-羟基-3-羰基己酸叔丁酯为底物对菌株ZJB-08109羰基还原酶的酶学性质进行考察,发现其最适反应pH值6.0,此时稳定性最佳。最适温度为30℃,然而,该菌株ZJB-08109酶的热稳定性较差,在25℃、30℃、35℃时,失活速率常数KDecat分别为1.934×10-2 h-1 3.925×10-2 h-1 和 0.10537 h-1 其半衰期 t1/2 分别为 35.84h、17.66h和6.58 h。同时,考察了金属离子和表面活性剂对菌株ZJB-08109羰基还原酶酶活的影响,发现Fe2+、Fe3+、Zn2+、Cu+、Cu2+、Mg2+和Ni2+对其活性有较强烈的抑制作用,其中Cu+和Cu2+的效果最明显,此外,其它的金属离子对酶的活性没有特别明显的抑制或促进作用,而表面活性剂吐温-20和山梨醇对该菌株ZJB-08109羰基还原酶的活性具有较明显的促进作用,3.0%吐温-20提高羰基还原酶活力1.46倍。在上述研究的基础上,对菌株ZJB-08109静息细胞不对称还原(R)-6-氰基-5-羟基-3-羰基己酸叔丁酯制备6-氰基-(3R,5R)-二羟基己酸叔丁酯的过程进行了研究并确定了最适的催化条件:温度31℃,催化体系为 10.0 mL K2HPO4-KH2PO4(50.0 mM,pH 6.2),辅助底物 0.6%(w/v)葡萄糖,(R)-6-氰基-5-羟基-3-羰基己酸叔丁酷浓度31.5mM,30g/L湿菌体(菌体含水量76.0%),在该反应条件下反应6 h,得到产物6-氰基-(3R,5R)-二羟基己酸叔丁酯的浓度为20.4 mM,得率为64.6%,d.e.值>99.0%。