β-内酰胺类抗生素是临床应用最为广泛的一类抗生素。目前除青霉素酰化酶酶法水解青霉素G制备6-APA已经实现工业化生产外，大部分的β-内酰胺类抗生素仍采用化学法生产。自1969年Cole发现青霉素酰化酶可以合成苄基青霉素以来，利用生物法合成β-内酰胺类抗生素的研究报道不断涌现，已经越来越接近工业化生产水平。β-氨基酸尤其是光学纯的β-氨基酸因其具有特殊的生理和医学作用，近年来引起普遍关注。光学纯的β-苯丙氨酸及其衍生物在医药行业用途广泛，如作为受体拮抗剂、酶抑制剂和抗血栓药物的中间体等。由于化学法合成本身的缺点，生物法合成光学纯的β-苯丙氨酸及其衍生物具有很多优势并显示了良好的工业应用前景。 本论文主要分三部分。第一部分从工业应用角度出发，以Escherichia coli来源的青霉素G酰化酶(Ec-PGA)催化合成头孢氨苄为研究对象，结合原位分离耦合技术实现了酶法高效率催化高底物浓度的水相反应体系。结果表明，高的酰基供体PGME浓度增加了母核7-ADCA的溶解度；高底物浓度和酶/底物比有利于提高PGA的选择性；用β-萘酚作为复合试剂减少了产物的水解，提高了底物转化率，且高底物浓度反应体系使转化率进一步提高；从CEX/β-萘酚复合物中分离得到纯的头孢氨苄，收率和纯度分别为70和99％。 第二部分首先建立了行之有效的HPLC分离检测方法；其次利用PGA的水解酶特性水解N-苯乙酰-β-苯丙氨酸制备光学纯的β-苯丙氨酸。(1)利用XDB-C18色谱柱快速有效地分离检测苯乙酰胺、β-苯丙氨酸、N-苯乙酰-β-苯丙氨酸、苯乙酸；利用ChirobioticR手性柱分离检测(R)-β-苯丙氨酸和(S)-β-苯丙氨酸；用Chirobiotic T手性柱分离N-苯乙酰-β-苯丙氨酸的两种对映体形式。(2)用化学法将消旋的β-苯丙氨酸酰化得到消旋的N-苯乙酰-β-苯丙氨酸，然后用Ec-PGA催化水解N-苯乙酰-β-苯丙氨酸的结果表明，Ec-PGA能专一性地将N-苯乙酰-(R)-β-苯丙氨酸水解成(R)-β-苯丙氨酸，而N-苯乙酰-(S)-β-苯丙氨酸不被水解；N-苯乙酰-(S)-β-苯丙氨酸经萃取分离后用化学酸解为(S)．苯丙氨酸。 第三部分，利用PGA的酰化酶特性，建立了PGA直接酰化制备光学纯β-苯丙氨酸及其衍生物的新路线。(1)考察了反应pH、温度、酰基供体与底物摩尔比、底物浓度、酶浓度等参数对Ec-PGA酰化制备光学纯β-苯丙氨酸的影响，结果表明，合适的反应条件有助于提高反应得率，加快反应进程，缩短反应时间；酶优先选择(R)-β-苯丙氨酸进行酰化；酶对底物具有很好的对映体选择性，几乎不受反应条件的影响。优化条件下的底物转化率接近50％，(S)．苯丙氨酸和(R)-苯丙氨酸的e．e。分别为98和99％。但Ec-PGA在oHlO条件下的稳定性不高。(2)Alcaligelies faccalis来源的PGA(Af-PGA)体内蛋白存在二硫键，比其它来源的PGA具有更广的pH稳定范围(pH 7-11)和热稳定性。用环氧树脂Amberzyme固定化重组的Af-PGA，以苯乙酸甲酯为酰基供体，首次将Af-PGA对β-苯丙氨酸及其衍生物进行了酰化拆分，结果表明，Af-PGA对β-苯丙氨酸及其衍生物具有很好的酰化作用，且都优先选择(R)．对映体形式。Af-PGA对不同取代基团的β-苯丙氨酸的选择性比对β-苯丙氨酸的高。(3)各物质在水溶液中的溶解度受PH影响很大；不同有机溶剂对各物质的溶解性有较大差别；用乙酸乙酯和二氯甲烷在PH 2.0下热萃取的分离效果较好。通过进一步分离纯化可以得到光学纯度较高的β-苯丙氨酸及其衍生物。(S)-苯丙氨酸衍生物的e．e．均大于95％；苯乙酰-(R)-β-苯丙氨酸衍生物的e．e。均大于98％。PGA直接酰化拆分消旋体具有反应步骤少、酰化速率快、底物专一性高、分离纯化简单等优点，显示了良好的工业应用前景。