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腈水合酶（nitrile hydratase,NHase,EC 4.2.1.84）是一种金属酶,其功能是通过水合作用将腈类物质转化成酰胺类化合物,主要应用于丙烯酰胺和烟酰胺的生产。目前应用于工业生产的菌株主要是玫瑰色红球菌Rhodococcus rhodochrous J1,它含有两种分子量不同的钴型腈水合酶,分别为低分子量腈水合酶（L-NHase）和高分子量腈水合酶（H-NHase）,但该菌存在培养周期长,培养条件要求较高,目的蛋白表达量低的问题。本研究以表达来源于R.rhodochrous J1的H-NHase大肠杆菌重组菌（BAG）和表达L-NHase大肠杆菌重组菌（BAE）两种基因工程菌为研究对象,开发利用重组菌制备烟酰胺的生产工艺。采用底物分批补料,大肠杆菌高密度发酵优化及添加保护剂等策略,建立了基因工程菌的烟酰胺生产工艺。具体研究内容如下:（1）对重组菌E.coli BL21（DE3）/p ET-24a（+）-nhh Brbs Arbs G（BAG）和E.coli BL21（DE3）/p ET-24a（+）-nhh Brbs Arbs E（BAE）摇瓶培养基进行优化,在2YT培养基基础上通过对碳源、氮源、钴离子的单因素优化及正交试验,最终得到培养基成分:胰蛋白胨12g·L-1,酵母提取物6 g·L-1,甘油10 g·L-1,Co Cl2·6H2O 0.1 g·L-1。经优化后,BAG生物量从OD600=10±1.2提高到OD600=12±1.5,酶活从29.7±3.2 U·m L-1提高到90.1±4.2U·m L-1;BAE生物量从OD600=4.2±0.4提高到OD600=8.3±1.9,酶活从84.3±4.7 U·m L-1提高到331.4±10.2 U·m L-1。（2）利用两种重组菌进行全细胞催化生产烟酰胺的研究。比较了底物流加和底物分批补料工艺,确定底物分批补料为最适催化工艺,选择对底物和产物耐受性更佳的BAG作为催化菌株。通过研究不同底物浓度对催化速率的影响,发现添加0.4 mol·L-1底物时反应速率最快,在此基础上,催化105 min后产物浓度达到39%(w·v-1)。（3）对BAG进行5 L发酵罐高密度发酵实验,运用分批-补料的方法并采用以μ=0.2h-1为基础的指数流加策略。通过对流加乳糖浓度和钴离子浓度的优化,以20%乳糖和0.4 g·L-1钴离子的混合溶液作为诱导剂进行诱导。发酵期间最大生物量OD600=200±9.8(73.6±3.6 g DCW·L-1),酶活4 000±58 U·m L-1。采用不同密度的高密度菌体进行烟酰胺生产,1 h内产物浓度可以达到50.8%(w·v-1)。（4）研究保护剂和金属离子对催化稳定性的影响,添加1%(w·v-1)镁离子和0.1%(w·v-1)钙离子时相对酶活依旧能维持75%左右。实际催化过程中添加上述浓度的两种离子,产物浓度达到63%(w·v-1)。