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酶是高效生物催化剂,然而游离酶价格相对昂贵,且存在回收利用困难及稳定性差等缺陷,限制了其大规模的工业化应用。以磁性Fe3O4纳米粒子为代表的一系列纳米材料在固定化酶方面的应用是解决上述问题的潜在有效途径。天然多羟基化合物具有诸多生物和药理活性,然而其结构存在稳定性差、半衰期短及生物利用度低等问题,对其结构进行酰化修饰是解决这一问题的有效手段。在众多酰化方法中,酶法以其温和高效、操作简单、选择性高等优点极具应用前景。鉴于此,本文以表面修饰的磁性纳米Fe3O4为载体,对脂肪酶进行了固定化,构建了基于此纳米生物催化剂的天然多羟基化合物的酰化体系,探究了相关因素对该酶促酰化反应的影响机制及底物识别规律。主要成果如下:采用共沉淀法合成磁性Fe3O4纳米粒子,并利用仿生材料聚多巴胺（Polydopamine,PDA）对其表面行了修饰（Fe3O4@PDA）。在此基础上,利用Fe3O4@PDA表层中的活性基团与疏棉状嗜热丝孢菌脂肪酶（Thermomyces lanuginosus,TLL）蛋白中的活性基团发生反应,制得有磁性、高活性、高稳定性的新型纳米生物催化剂（Fe3O4@PDA@TLL）。经TEM及DLS表征发现,Fe3O4、Fe3O4@PDA以及Fe3O4@PDA@TLL均为不规则的球状,其平均粒径分别为18.70±2.28 nm、23.89±3.12 nm以及29.95±3.41 nm,说明Fe3O4纳米粒子负载了厚度约为2.6 nm的PDA层;经固定化酶后,Fe3O4@PDA外包覆的脂肪酶TLL的厚度约为3.0 nm,形成了核-壳结构。对三种粒子分别进行X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、热重（TGA）及振动样品磁强计（VSM）表征进一步证明PDA和TLL酶分别成功地负载在了Fe3O4以及Fe3O4@PDA上,所制得的Fe3O4、Fe3O4@PDA以及Fe3O4@PDA@TLL纯度较高、晶格结构未发生改变并保留了较好的磁学性能,可利用磁性进行有效回收。对影响磁性纳米Fe3O4@PDA@TLL固定化酶制备因素如酶载比、固定化时间、pH、温度等进行了研究,发现当酶载比为1.57:1 mg/g,最佳固定化时间、pH和温度分别为4.0 h、8.5及25°C时,固定化效果最好,酶活回收率和蛋白负载量分别达90.9±0.8%和156.4±2.1 mg/g。对Fe3O4@PDA@TLL的酶学性质研究显示,其最适pH和温度与游离TLL酶相比具有更宽泛的最适条件。进一步的研究则表明,经固定化的TLL酶其p H稳定性、热稳定性、有机溶剂耐受性、贮藏稳定性均明显高于游离TLL酶。其中,Fe3O4@PDA@TLL在重复使用8次后仍能保持70.2±1.9%的催化活性,在贮藏120 d后,酶活回收率仍高达64.3±1.4%,远高于游离酶的20.1±1.7%。在上述固定化酶成功制备的基础上,以特定结构的金丝桃苷癸酰化反应为模型,研究了Fe3O4@PDA@TLL催化金丝桃苷区域选择性酰化反应的特性,经优化该反应最适宜的反应介质、底物摩尔比、温度、酶量及振荡速度分别为二甲基四氢呋喃（MeTHF）、11、55°C、1444 U和200 r/min;在此条件下,反应速率、底物最大转化率及6’’-OH选择性分别达12.6±0.41 mM/h、100±2.1%和100%。酶促反应的动力学研究中,最小的Km（52.7 mM）和最大的Vmax/Km(1.13 h-1)以及最低活化能Ea（16.3 KJ/mol）均表明生物基MeTHF是此酰化反应的最佳介质,也进一步验证了Fe3O4@PDA是TLL酶的适宜固定化载体。以虎杖苷的癸酰化反应为模型,详细研究了酶源、有机溶剂及不同结构的酰基供体对酶促区域选择性酰化反应的影响,以阐明纳米固定化酶Fe3O4@PDA@TLL的底物识别规律。结果表明,Fe3O4@PDA@TLL在所选用的溶剂中均表现出显著的酰化活性和良好的底物转化率（90.0%-98.7%）。酰基供体的结构（如直链、支链、不饱和键及苯环等）等对酶促反应有显著的影响。在所考察的14种酰基供体中,有11种酰基供体中的脂肪链可被连接到虎杖苷结构中,底物转化率高达90.1%-99.1%。而就酶促反应速度来看,Fe3O4@PDA@TLL更倾向于催化中长链的酰基供体（C10-C14）发生反应,反应速率为12.6 mM/h-13.7 mM/h。当酰基供体中α位含有能与羰基碳原子形成共轭作用的C=C双键时,酶促反应的速度会显著降低;当双键远离羰基碳时,其对酰化反应的影响较小。此外还发现,当酰基供体的α位存在支链或苯环时,由于空间位阻的作用,催化反应难以发生。以14种黄酮苷及其类似物作为底物,探讨了底物结构差异对Fe3O4@PDA@TLL催化酰化反应的影响。结果发现,8种天然多羟基化合物能够高效转化为相应的酯类衍生物,且具有优异的转化率（94.1%-99.7%）,显示出该固定化酶较好的底物谱。但就区域选择性而言,酰化位点主要发生在底物糖元结构的伯羟基上,仲羟基较大的空间位阻及较低的反应活性可能是导致其未被酰化的原因。此外,底物对酶促反应的影响结果表明,纳米固定化载体Fe3O4@PDA在一定程度上改变了酶的催化行为,这可能源于Fe3O4@PDA结构中活性基团与酶蛋白之间复杂的相互作用改变了酶活性中心的微环境。本研究不仅丰富了纳米生物催化剂的基础理论知识,而且开辟了纳米固定化酶高效、高选择性制备多羟基活性化合物衍生物的新途径,为纳米固定化生物催化剂的应用和天然活性化合物构效关系研究、活性化合物的筛选奠定了基础,具有一定的理论意义和应用价值。