5-羟甲基糠醛（HMF）和糠醛是重要的生物基平台化合物。N-烷基糠胺是诸多生物活性化合物的结构单元,可以通过生物基呋喃还原胺化得到。目前,N-烷基糠胺主要通过化学催化制备得到。尽管化学法已取得了较大进展,但该法仍存在羰基的自还原、亚胺或烯胺中间体的稳定性较差、目标产物胺的过度烷基化等问题。生物催化能有效克服上述问题。在众多催化C-N键形成的生物催化剂中,还原胺化酶更具潜力;相比于转氨酶和胺脱氢酶仅能催化伯胺的合成,还原胺化酶能催化生成仲胺。然而,生物催化生物基呋喃还原胺化合成N-烷基糠胺尚未见报道。源于Aspergillus aryzae的还原胺化酶（Asp Red Am）具有较宽的底物谱。基于上述情况,本论文探究了Asp Red Am催化生物基呋喃还原胺化的可行性,并基于分子对接分析,对Asp Red Am进行半理性分子改造以提高其催化生物基N-烷基糠胺合成效率;研究了还原胺化酶Asp Red Am催化羰基还原的多功能性。本研究取得的主要结果如下:1.Asp Red Am催化生物基呋喃还原胺化及分子改造。Asp Red Am不仅能催化HMF与正丙胺进行还原胺化,而且还展现出催化HMF还原的多功能性。Asp Red Am催化HMF与正丙胺还原胺化的最适反应温度、正丙胺/HMF摩尔比和酶浓度分别为25℃、10及0.8 mg/m L。在最适反应条件下,生物催化5-[（丙胺基）甲基]-2-呋喃甲醇合成被成功放大,反应12 h后,底物完全转化,选择性达99%,目标产物分离收率可达到92%,纯度为90%。经分子对接分析,确定N93、I118、D169、L173、M119、W210和V121为突变位点。将Asn93突变成为Ala或Ser,突变体完全丧失还原胺化活性,但其杂合的还原活性得到显著提升;将Trp210突变为Phe后,突变体W210F催化糠醛还原胺化的酶活是母本的2.1-4.7倍高。分子对接分析表明,其原因可能是Phe210侧链相对较小,能为底物结合留出更多空间,故底物可在结合口袋内形成更为合理的结合方式。突变体W210F催化N-正丙基-2-糠胺合成被放大,反应12 h后,底物糠醛被全部转化,N-正丙基-2-糠胺的分离收率为97%,纯度约为93%。2.Asp Red Am催化多功能性研究。Asp Red Am在催化还原胺化反应时表现出NADPH偏好性;相反,在催化还原反应时,则表现出NADH偏好性。突变体N93A也表现出类似的辅酶偏好特性。Asp Red Am和突变体N93A催化还原反应的最适p H分别为9.0和8.0。突变体N93A在p H 7-9范围内均具有较高的催化活性,相对活性>76%。Asp Red Am及突变体N93A的最适温度为30℃。经N93A突变后,该酶的热稳定性得到了显著提升。Asp Red Am为非金属酶;除Al³⁺外,其他金属离子均对Asp Red Am和突变体N93A活性有不同程度的抑制作用。Asp Red Am和突变体N93A展现出相对较宽的底物谱,对大多数的呋喃醛、芳香醛和芳香酮均表现出催化活性;突变体N93A的酶活是Asp Red Am的3-5倍。由于Ala93侧链较小,底物得以更加靠近结合口袋,从而增强了突变体N93A与底物间的亲和力,导致突变体N93A催化活性的提高。Asp Red Am及突变体N93A全细胞催化HMF和糠醛还原,反应6 h后2,5-（二羟甲基）呋喃（BHMF）和糠醇的产率分别为45-49%和85-90%。本研究不仅揭示了还原胺化酶Asp Red Am具有催化羰基还原的多功能性、深化了对还原胺化酶催化机制的认识,而且还建立了合成生物基N-烷基糠胺的生物催化新途径。