含腈水合酶的细胞能够催化腈水合反应生产酰胺,具有重要的工业用途。但游离细胞在催化过程中容易失活,破裂的细胞影响产品的分离纯化。固定化细胞技术能有效的解决这些问题。但目前已报道的含腈水合酶固定化细胞稳定性普遍较低,或固定化过程中存在一定的毒性,对细胞伤害较大。为解决上述问题,本研究开展含腈水合酶重组大肠杆菌的固定化研究,选择3-氰基吡啶水合生成烟酰胺作为模型反应,主要结果如下:(1)比较了海藻酸钙、聚丙烯酰胺、卡拉胶、琼脂和DA-F127水凝胶等固定化方法,考察固定化过程的酶活回收率和固定化细胞的批次反应情况。筛选得到两种效果较好的固定化方法,即海藻酸钙固定化法和DA-F127水凝胶固定化法。其中海藻酸钙固定化细胞的酶活回收率达到48.08%,DA-F127水凝胶固定化细胞的酶活回收率达到61.28%。两种固定化细胞均可重复使用3个批次以上,酶活损失较小。(2)对海藻酸钙法进行固定化条件优化。确定固定化的最佳条件为:海藻酸钠浓度为3%,氯化钙浓度为3%,细胞添加量为17.5mg/g载体,优化后海藻酸钙固定化细胞的酶活回收率达到56.73%。确定了固定化细胞最适反应pH为7.0,最适反应温度为18℃。研究了固定化细胞催化生产烟酰胺的反应工艺,确定了最优条件,最优条件下的海藻酸钙固定化细胞可催化150 g/L的3-氰基吡啶完成6个批次的转化,与游离细胞催化过程相比,单位质量菌体的烟酰胺产量提高了 4.91倍。(3)对DA-F127水凝胶法进行固定化条件优化,确定固定化的最佳条件为:DA-F127浓度为15%,UV光照射距离为20 cm、光照时间6 min,菌体包埋量为20 mg/g载体,优化后的固定化细胞酶活回收率为89.74%。确定了固定化细胞最适反应pH为7.0,最适反应温度为18℃对DA-F127固定化细胞催化生产烟酰胺进行初步研究,最优条件下的DA-F127固定化细胞可催化150 g/L的3-氰基吡啶完成至少9个批次的转化。与游离细胞催化过程相比,单位质量菌体的烟酰胺产量提高了 12倍。