本文对粪肠球菌NJ402的发酵条件及精氨酸脱亚胺酶的应用进行了研究。以L—精氨酸为底物利用粪肠球菌NJ402精氨酸脱亚胺酶(ADI)制备L—瓜氨酸，进一步结合利用粪肠球菌NJ402鸟氨酸氨甲酰转移酶以DL—精氨酸为底物制备D—精氨酸、L—鸟氨酸。 ⑴为获得粪肠球菌NJ402菌株的最佳发酵条件，通过正交实验及培养条件优化，确定了产ADI最佳发酵培养基组成为(g/L)：牛肉膏2.5，蛋白胨10，酵母浸膏5，蔗糖15，NaCl 3，KH2PO42，MgSO40.01，MnSO40.0025，L—精氨酸15；最佳发酵条件为：接种量以4-5％为宜，最佳培养温度是37℃，最适起始pH为7.5，在500mL摇瓶中装液量50mL的条件下培养8-10h可获得最高比酶活2.53U/mL。 ⑵进一步研究了10L发酵罐中粪肠球菌NJ402的生长情况，通过在不同通风量(Q)条件下搅拌转速(N)与体积溶氧系数(KLa)的回归分析，得到了N、KLa与Q相关关系的数学模型，即KLa是通风、搅拌强度的函数，KLa=[0.2083ln(Q)+0.1.527]N，为ADI中试与规模生产提供可靠的溶氧依据。经100 L发酵罐放大试验，NJ402菌体生长与产ADI能力比较稳定，进一步确保了发酵参数的可靠性。初步讨论了高浓度玉米浆对ADI发酵阻碍作用的机理，发现当L—亮氨酸浓度为0.4 g/L时，ADI比酶活只有0.85 U/mL，仅为对照酶活的35％，当L—亮氨酸的浓度进一步升高后，ADI比酶活继续下降。并发现一个新的ADI表达抑制剂L—天冬氨酸。 ⑶对NJ402菌株ADI酶学性质进行研究，得出制备L—瓜氨酸的最佳转化条件：转化温度37℃，pH6.5，CTAB：湿菌体=3.5：100，另外0.1mM的Co2+能提高催化效率约50％。在NJ402制备L—瓜氨酸的中试规模条件下，L—精氨酸转化率为100％，L—瓜氨酸收率大于93％。 ⑷比较了几种常用固定化技术对制备L—瓜氨酸的影响，海藻酸钠包埋和半透膜固定化较适用于NJ402生物转化工艺过程。其中半透膜固定处理能极大地延长菌体的使用寿命，海藻酸钠包埋有利于提高NJ402的热稳定性。 ⑸利用NJ402的ADS酶系进行L—鸟氨酸制备，在工艺研究过程中发现D—精氨酸能促进L—鸟氨酸的产生，因而开发出L—鸟氨酸和D—精氨酸耦合生产的新工艺。 ⑹通过对酶法制备D—精氨酸及L—鸟氨酸过程中催化条件的研究，确定了NJ402催化L—精氨酸转化制备L—鸟氨酸所需要的适宜条件为：转化温度37℃，转化液起始pH 7.0。NJ402菌体经0.015％CTAB处理后催化效率显著提高，且0.1 mMCo2+对催化过程促进作用明显。100 g DL—精氨酸经NJ402固定化柱催化，转化液经阳离子交换树脂分离，最后得D—精氨酸30.3 g，L—鸟氨酸33.1 g，分别为理论收率的60.6％和68.2％。产品质量符合相关企业标准。