手性是自然界和有机体的重要现象，随着对手性现象研究的深入，越来越多的单一对映体被应用于药物、香精香料、农药和液晶产品。手性醇的手性中心接有一个活泼的官能团“-OH”，使该类物质成为许多手性产品合成时的关键中间体。生物催化反应具有高效、高选择性、副产物少、安全和环境友好等优点，是化学合成反应的良好补充，因此引起了学术界和工业界的广泛关注。在众多生物催化合成手性醇的方法中，不对称还原前手性羰基生成手性醇，可以获得100％的理论产率，具有非常重要的理论意义和应用前景，因此被越来越多地应用于化学品的合成过程。　　 本研究筛选得到了两种新型生物催化剂——红豆(Phaseolus angularis(Willd.)WF.Wight)和芽孢杆菌(Bacillus sp.)ECU0013，它们都能够高对映选择性地还原芳基酮获得手性醇，并可以耐受较高的底物浓度。这两种生物催化剂的制备条件简单，且可以利用葡萄糖完成辅酶再生过程，具备应用于工业生产的潜力。本文主要研究了以目标反应为导向的筛选方法，并以芳基手性醇为目标产物，进行了新型生物催化剂的筛选；对筛选得到的芽孢杆菌ECU0013的产酶和反应特性进行了考察，并拓展了其底物谱；确定红豆酶催化剂的制备方法，考察其反应条件和底物谱，并利用红豆酶粉对几种手性芳基醇进行生物合成；尝试分离纯化红豆中的羰基还原酶，确定合适的纯化方案，最终获得纯化酶，并进一步考察了其理化性质。　　 论文内容主要分为四个部分。在第一部分，以药物合成中广泛应用的手性砌块——芳基手性醇为目标产物，根据目标反应，通过改变选择性压力和培养基配方等手段，建立了目标产物导向的筛选方法，对土壤中的微生物进行广泛筛选。初步筛选总共得到143株微生物和一种植物，其中可以进行目标反应、得到产物的59株；能对底、产物进行降解的9株；反应转化率在90％以上的占24.3％；对映选择性遵循Prelog规则的占54.3％；产物对映体过量值(e.e)高于95％的占11.8％。综合考虑反应转化率、对映选择性、底物耐受性和反应稳定性等因素，最终确定菌株ECU0013和植物种子红豆为研究对象。菌株ECU0013经16S rDNA鉴定为芽孢杆菌，命名为Bacillus sp.ECU0013。该菌株交由中国普通微生物保藏中心保藏，编号CGMCC2549。这两种新型生物催化剂都能够高立体选择性地还原芳基酮，并可以耐受较高的底物浓度。　　 在第二部分中，确定了芽孢杆菌ECU0013中的羰基还原酶存在于细胞膜上；葡萄糖可以作为辅底物帮助辅酶再生，促进还原反应的进行；在摇瓶中对ECU0013的发酵产酶条件进行优化，发现糊精为最佳碳源，优化后羰基还原酶酶活产量提高了一倍(由3.74 U/L增至7.56 U/L)；考察了ECU0013细胞生长及产酶的时间进程，发现培养的最佳时间为48h；通过考察ECU0013对底物苯乙酮和2-氯-1-苯乙酮的耐受性，发现该催化剂可以耐受较高的底物浓度。以2-氯-1-苯乙酮为底物，在0～200 mM浓度范围内，底物浓度与产物生成浓度几乎呈线性关系，没有出现底、产物抑制现象，而产物的对映体过量值(e.e.)始终大于99.9％；该菌株所产酶的活力受pH影响较小，在pH6.0～9.0的磷酸缓冲体系中，酶活力稳定且接近，pH7.0酶活最佳；考察了芽孢杆菌ECU0013的底物谱，并利用其整体细胞作为生物催化剂，成功地实现了(R)-2-氯-1-苯乙醇的生物制备。　　 在第三部分中，对红豆颗粒催化还原反应的条件和标准反应参数进行了优化和确定；实验表明红豆中的羰基还原酶存在于豆肉，经过浸泡可以直接获得粗酶液；红豆中还原酶的辅酶依赖型为NADPH，葡萄糖可以作为辅底物帮助辅酶再生；通过对红豆酶催化剂制备方法的研究，确定了机械打碎——浸泡提酶——丙酮沉淀——冷冻干燥相结合的红豆酶粉制备方案。整个过程操作简单、成本低廉、环境友好，更重要的是，制备得到的丙酮粉易于保存、使用，不需要额外添加辅酶，加入廉价的葡萄糖，即可高效工作；红豆的底物耐受性研究表明，该体系可以转化高浓度的苯乙酮、卤代苯乙酮、乙酰吡啶等芳基化合物。以100mM卤代苯乙酮为底物，6小时反应，转化率可以达到99％以上，并且保证大于99％的对映体过量值；另外，对红豆酶粉的底物谱进行了探索研究，拓展其应用范围。　　 在第四部分中，通过硫酸铵沉淀、阴离子交换层析、亲和层析，从红豆中分离得到一个羰基还原酶(Carbonyl reductase from adzuki bean，ABCR)；经TSK凝胶过滤和SDS变性凝胶电泳证实，该酶的分子量为57 kDa，为单亚基组成；在pH9.0和50℃时，ABCR具有最佳的反应活性；除了Ag+离子对酶活性有明显的抑制作用，其它金属离子对该酶都没有显著影响；卤代芳基酮是ABCR的最适底物，酶的还原过程遵循Prelog规则；该纯化酶对苯乙酮的米氏常数Km为0.71mM，最大反应速率Vmax为21.3μmol/(min.mg protein)，对NADPH的米氏常数Km为0.11mM，最大反应速率Vmax为43.5μmol/(min.mg protein)。