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 氢化可的松发酵
发 酵 制 药
任务一 甾类药物
激素：是由内分泌腺体及具有内分泌机能的细胞或组织所分泌的物质（甲状腺、肾上腺、卵巢、睾丸、胰腺等），是动物机体内部自 S化合物（简称化合物S，Compound S）一步转化成氢化可的松
化合物S
氢化可的松
二、环氧化反应
用微生物转化法在甾体母核上引入环氧基团的反应与微生物羟基化有关。
能产生11β-羟基化的新月弯孢霉或布氏小克汉银霉都可将17α，21-二羟基-4，9（11）-孕甾二烯-3，20-二酮转化成9β，11β环氧化合物。
三、脱氢反应
当抗炎甾体激素等药物的母核C1，C2位置导入双键后，其抗炎作用会成倍增加。
醋酸可的松C1，C2位上导入双键成醋酸脱氢可的松后抗炎作用增强3～4倍。
R1 = 9αF或H；
R2 = H，6αCH3，6αF；
R3 = H，16αCH3，16βOH，16αOH
化学法脱C1，C2氢是采用二氧化硒法，由于硒在生产中难以除尽会使产品中带有少量对人体有害的物质
采用微生物转化脱氢是甾体抗炎激素药物合成中不可缺少的一步
微生物对甾体羟化与脱氢能力是相反的，细菌的脱氢能力比真菌大，特别是棒状杆菌和分枝杆菌活力最大。
四、甾核及边链的选择性降解机理
具有生理活性甾体类药物的基本母核目前都是从高等动植物中获得
首先必须有选择性地对其边链进行降解。化学法选择性差，产率低。目前，多采用微生物转化法。
甾体药物的天然资源
薯蓣皂苷元（约占60%）
是豆甾醇（约占15%）
胆甾醇
β-谷甾醇
甾核边链的选择性降解的应用
工业上通过生物技术来控制微生物选择性地降解甾体边链以获得：
雄甾-4-烯-3，17-双酮，简称4AD；
1，4-二烯-雄甾-3，17双酮，简称ADD；
3-氧联降胆甾-1，4-二烯-22-酸，简称BDA等。
生物技术控制途径
① 通过底物-甾体结构的修饰；
② 在微生物降解过程中加酶抑制剂；
③ 通过诱变技术获得生化阻断突变菌株。
任务三 甾体激素的生产工艺过程
甾体的微生物转化和一般的氨基酸、抗生素的生产不同
发酵的产物不是目的产物，而只是利用微生物的酶对甾体底物的某一部位进行特定的化学反应来获得一定的产物。
生产过程
微生物生长和甾体的转化完全可以分开：
一般先进行菌的培养，在菌生长过程中累积甾体转化所需要的酶
然后利用这些酶来改造分子的某一部位。
一、甾体的微生物转化生产流程
培养基
培养菌液
菌种
氧化甾体
菌体
培养基
或悬浮液（缓冲）液）
甾体的溶液（有机溶剂）
甾体基质
离心
（甲）
甾体基质
氧化甾体
（乙）
甾体微生物转化的两个阶段
第一阶段：微生物生长阶段
第二阶段：底物转化阶段
第一阶段：微生物生长阶段
它是将菌种接入斜面培养基或小米培养基培养3～5d→将成熟的菌种细胞或孢子接入摇瓶或种子罐，给予合适的温度、溶氧浓度、pH值等条件培养，使其充分繁殖与生长。培养时间的长短随菌种和环境而异，细菌的生长期12～24h，真菌为24～72h。
第二阶段：底物转化阶段
一般是在微生物生长的终点，逐渐将甾体的粉末或适当的（有机）溶液加到培养物中，或把成熟细胞分离洗涤，然后悬浮于水或缓冲液中，再将底物加入。
说明：
大多数甾体化合物难溶于水，所以常用的方法是先把底物溶于有机溶剂，如丙酮、乙醇、甲醇、二甲基甲酰胺（饱和溶解度达10%～20%），浓度在2%对微生物无毒性。
微生物转化生产甾体药物的工艺
一般采用二级培养
工艺流程如下：
二、甾体微生物转化方式
1、由生长菌体培养物进行的反应是在培养菌体的适当时间（中期或后期），添加基质，一边继续培养，一边进行反应。
2、由静态菌体悬液进行的反应是在适当的培养基中，使菌体充分生长发育后，用过滤或离心法进行分离，将收集到的菌体悬浮在水或适当的缓冲液中，再将甾类化合物加入进去，使其反应。
3、混合培养进行反应是将具有1，2脱氢能力和11β-羟化能力的微生物并用进行转化反应。
（如果两种微生物单独培养，则必须将各过程中的抽提产物转送到下面的工序，人力物力消耗较大。如采用混合培养法，则可省略抽提操作。）
三、影响转化的一般因素
生物转化的关键：
选择专属性高的微生物
控制适宜的发酵条件
适宜的发酵条件主要包括
（1）搅拌 搅拌可增加传质和传热，可以增加培养基的氧气供给，使氧气均匀分散而提高转化率。
（2）通气 可直接增加氧气的供给。有研究表明，溶解氧量对诱导酶产生非常重要。
（3）前体半连续的加入 可以降低由于一次大量加入所引起的毒性，也可减少由于发泡所引起前体的损