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腈水解酶(Nitrilase,EC 3.5.5.1)能将腈类化合物中的腈基直接转化为羧基制备羧酸,它对腈化合物具有独特的化学选择性、立体选择性和区域选择性,可以用于合成多种化学法合成效率低下或难以合成的羧酸.其选择性好,转化率高,同时,该途径与传统工艺相比具有反应条件温和,无需高温高压、强酸强碱,污染较少,有着化学方法无可比拟的优越性,符合原子经济型和绿色化学的发展方向,在化学合成中表现出巨大的应用潜力,无论在应用数量还是种类上都有较大发展,在医药及其中间体、农药及其中间体、食品及饲料添加剂等领域得到了广泛应用.课题组长期从事腈水解酶的研究和开发工作,包括腈水解酶大规模的筛选、育种、基因挖掘、分子改造等.已筛选了60多株不同微生物来源的产腈水解酶新菌株,部分新腈水解酶菌种保藏于CCTCC.克隆表达了50多种腈水解酶基因；对多个腈水解酶进行了分子改造提高催化活性和立体选择性或区域选择性,已建立和优化了腈水解酶生物催化腈类化合物制备R-扁桃酸、对甲氧基苯乙酸、3-羟基丁酸酯、β-氨基丙酸、2-氯烟酸、丙烯酸、亚氨基二乙酸、蛋氨酸等生产技术.如通过对Alcaligenes faecalis ZJUTB 10腈水解酶进行立体选择性和活性的分子改造,获得高效的突变体[1],成功开发腈水解酶生物催化外消旋扁桃腈生产R扁桃酸产业化技术,已建成化学-酶法生产R-扁桃酸500吨/年规模化生产线.通过同源建模和热点分析,采用定点突变Acidovorax facilis ZJB09122腈水解酶,获得突变体F168V,针对1-氰基环己基乙腈的催化活性提高39.5倍[2],开发成功了腈水解酶参与的化学酶法生产加巴喷丁的关键技术[3],产品收率远超化学合成法.通过研究2A6腈水解酶的结构特性,采用半理性设计的方法,经过分子改造后得到一系列针对位阻效应明显的邻氯扁桃腈活性和立体选择性大幅度提高的腈水解酶突变体T132A/F189T,活性增加2.9倍,ee值达到＞99％[4],解决了长期以来由于邻位上的位阻效应导致腈水解酶立体选择性低的难题,为腈水解酶工业化生物催化生产氯吡格雷手性中间体R-邻氯扁桃酸奠定了良好的基础.随着腈水解酶研究的不断深入,将会有更多的腈水解酶被开发出来并用于精细化学品的生产,为腈水解酶的工业应用带来新的机遇.