辅因子依赖的氧化还原酶在生物合成中具有很大的应用潜力,但辅因子的高成本及大量消耗阻碍了此类酶的工业化进程。将两种氧化还原酶偶联,构建包含辅因子再生的多酶催化体系,是降低生产成本的有效手段。论文的研究目标是构建一个经济、有效的多酶催化体系,实现具有商业应用价值的酶法生物转化；并利用纳微多尺度方法将多酶体系固定化,以利于其工业化应用。　　 多尺度固定化方法首先将自由酶分子固定在纳米颗粒表面,再将载酶纳米颗粒装入中空微囊中,形成以微囊为单位的多尺度生物催化单元。多尺度固定化的特点是:微囊中的载酶纳米颗粒保持原有的自由分散状态,纳米颗粒固定化酶的催化优势完全保留,胶囊的孔道直径从10-50 nm可控,既保证大分子底物的自由扩散,又能防止载酶纳米颗粒的泄露；此外,胶囊壳层为纳米颗粒表面的酶分子提供了一个保护屏障,有效提高了固定化酶在应用中的稳定性,而且微米载体回收便利,操作容易,有效弥补了载酶纳米颗粒在实际应用中回收困难的缺陷。论文首先制备了多尺度固定化的α-胰凝乳蛋白酶(α-chymotrypsin,α-CT),评价了多尺度固定化技术在实际应用中的可行性和先进性。α-CT是评价酶固定化技术中常用的模型酶,研究发现,多尺度固定化的α-CT活性回收率能达到50％左右,载酶纳米颗粒的催化特征在微囊空腔内得到了很好的保持；多尺度固定化的α-CT在连续重复使用100次后,仍然能够保持96％以上的初始活性,具有非常优异的生产稳定性。模型酶的工作充分体现了多尺度方法在酶固定化中的优势。　　 以烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+/NADH)为辅因子的甘油脱氢酶是甘油生物转化中的一种关键酶,构建高效、经济的甘油脱氢酶催化途径是甘油生物转化过程中的重要课题。在多尺度固定化模型酶工作的基础上,论文构建了多尺度固定化的甘油脱氢酶/谷氨酸脱氢酶(Glycerol Dehydrogenase/Glutamate Dehydrogenase,GDH/GluDH)多酶偶联体系,将甘油转化为高附加值的1,3-二羟基丙酮(Dihydroxyacetone,DHA),同时实现辅因子再生。多尺度固定化后,多酶体系的辅因子循环效率不会降低,多尺度固定化的多酶偶联反应连续运行302天,仍可以保持60％的初始生产能力,在生产中的稳定性比纳米颗粒固定化酶体系提高了16倍。多尺度载酶与多酶体系的成功结合,实现了甘油的高效转化,为多酶体系固定化提供了全新的思路,同时有力证明了多酶体系巨大的应用潜力。　　 为了进一步提高多酶催化体系的经济性,构建了甘油脱氢酶/木糖还原酶(Glycerol Dehydrogenase/Xylose Reductase,GDH/XR)多酶体系,此体系在辅因子再生的同时,可以实现甘油和木糖的生物转化,联产两种高附加值产物,为氧化还原酶提供了更经济的辅因子再生方法。为了提高多酶体系在实际生产中的稳定性及单元操作的可行性,用多尺度固定化方法将GDH/XR多酶体系固定化。研究工作表明,多尺度固定化对提高酶催化在批次反应中的催化效率有积极作用,多尺度固定化的GDH/XR多酶体系在连续生产中的稳定性半衰期为17天,其生产稳定性是自由多酶体系的8.5倍。　　 总之,本论文构建了经济、有效的多酶催化体系,实现了甘油和木糖的酶法生物转化；多酶催化剂在多尺度固定化后保持了很好的催化能力,而且性质稳定、可重复使用、具有工业应用潜力。