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立体选择性酰胺酶已成为制备手性化合物的一种重要的工具酶。酰胺酶具有立体选择性专一、底物范围广等特点,在制备手性药物,特别是光学纯氨基酸中发挥越来越重要的作用。L-色氨酸是人体必需氨基酸之一,参与人体的生命活动中各种代谢途径。通过R-酰胺酶催化底物色氨酰胺生产L-色氨酸,反应条件温和、立体选择性专一,具有很好的应用前景。本论文围绕该工艺,从生物催化剂的发现、表征、制备与应用这四个方面展开研究。本论文首先建立了色氨酸与色氨酰胺的高效液相色谱检测方法,并成功实现了 2种异构体在手性色谱柱上的基线分离。从100多份土样中筛选到一株能够催化色氨酰胺合成L-色氨酸的菌株ZJB-09211,产物光学纯度达99%以上。从形态特征、生理生化特征、ATB仪器测试以及16S rDNA分子及系统发育树等方面鉴定筛选得到的菌株ZJB-09211,该菌株被鉴定为Flavobacterium aquatile,属于首次报道的产酰胺酶菌株。该酰胺酶在30℃和40℃下的半衰期分别为32.30和 27.17 h。通过单因素实验和正交实验,对F.aquatileZJB-09211产酰胺酶培养基组成进行了优化。确定较佳的培养基组成(g/l):蔗糖4.3,明胶5.0,牛肉膏8.0,NaN03 0.17,其他成分为己内酰胺1.0,KH2P041.0,K2HPO41.0,NaCl 1.0。同时也确定了最适的发酵产酶条件:温度30℃,初始pH值为8.0,接种量4%(v/v),装液量为60ml/500ml。在上述条件下,该菌株指数生长期的比生长数率μ为0.251 h-1,27 h后酰胺酶活力达到586.45 U/1,是出发前的7.2倍。通过对发酵过程的菌体生长以及产酶的研究,建立了菌体生长动力学模型及发酵动力学模型。菌体的生长动力学方程为:Cx=0.2604e0.251t/0.9452+0.0548e0.251t;发酵动力学模型为:Ce=35.9378e0.251t/0.9452+0.0548e0.251t-35.9378。论文研究了酶催化反应环境对该酰胺酶活力和选择性的影响,得到了最适催化条件:pH为7.5的Tris-HCl缓冲溶液和乙酸乙酯混合双水相体系(70:30,v/v),温度45℃,湿菌体0.2g/10ml,当底物色氨酰胺浓度为80mM时,生物转化60min产物L-色氨酸浓度和e.e.值分别为40.05mM和99%以上。当初始产物浓度为40mM时,酶活受到很大的抑制,转化率仅为初始的10.67%。对酶促反应动力学参数的研究发现,细胞的Km、Vm和Ks值分别为53.81 mmol/l,1.24mmol/l · min 和 14.93mmol/l。