L-丝氨酸(L-serine)，最早是1865年由Cramer从丝胶蛋白中分离得到的。L-丝氨酸虽属于非必需氨基酸，但具有许多重要的生理功能，广泛应用于医药、食品、化妆品及化工等领域，是目前世界氨基酸生产行业中的研究热点之一。从生产方法上看，提取法和化学合成法存在众多的弊端，发酵法和酶法研究进展不尽如人意，导致L-丝氨酸生产成本很高。因此开展L-丝氨酸的合成研究具有重要的理论意义和实践价值。　　 本文综合考虑了化学合成和酶法各自的优势，初步形成了一套L-丝氨酸的合成新工艺。即首先合成丝氨酸的前体N-乙酰-D，L-3-甲氧基丙氨酸，然后利用本实验保藏的基因工程菌DM202[pGEX-KG-argE/BL21(DE3)]表达的高活性L-氨基酰化酶进行手性拆分，最后通过水解反应获得目标产物L-丝氨酸，同时获得副产物N-乙酰-D-3-甲氧基丙氨酸。主要研究工作如下：　　 1、选择廉价易得的α，β-二溴丙酸甲酯作为起始原料，经四步简单的有机反应制备了N-乙酰-D，L-3-甲氧基丙氨酸，并对制备工艺进行了优化。　　 2、利用海藻酸钠对DM202做固定化处理，确定了最优固定化条件为：海藻酸钠溶液浓度3％，菌体细胞包埋浓度为6％，二者在pH为7.0的缓冲溶液下混合注入2％CaCl2溶液成型，然后用1％的戊二醛溶液交联。　　 3、利用固定化细胞氨基酰化酶拆分Ⅳ-乙酰-D，L-3-甲氧基丙氨酸，考察了温度、pH、底物浓度、金属离子和拆分时间对酶促反应的影响。确定了固定化细胞氨基酰化酶手性拆分N-乙酰-D，L-3-甲氧基丙氨酸的最佳工艺条件：pH=7.0，反应温度50℃，底物浓度500 mmol/L。10-4 mol/L的Co2+对氨基酰化酶有显著激活作用，Cu2+和Zn2+对酶促反应的抑制明显。在最佳条件下，反应3h后N-乙酰-D，L-3-甲氧基丙氨酸的摩尔转化率可达96％。　　 L-茶氨酸(N-乙基-γ-谷氨酰胺)是1950年由酒户弥二郎首次从绿茶中分离得到的，是茶叶中的特征氨基酸，也是茶叶的呈味物质。由于具有多种特殊的生理功能和药用功能，其制备研究是目前茶学研究的一个热点。现有的制备L-茶氨酸技术均存在一定的不足：从茶叶中提取高纯度的L-茶氨酸，成本高昂；化学合成工艺较复杂；组织培养法产量较低；酶法设备庞大，成本较高。因此，开展L-茶氨酸的生物合成研究具有重要的意义。近些年，酶法合成茶氨酸成为新热点被大量研究和报道。有三种酶可以用于茶氨酸的合成：谷氨酰胺酶(EC3.5.1.2)，谷氨酰胺合成酶(GS，EC6.3.1.2)和γ-谷氨酰转肽酶(GGT，EC2.3.2.2)。　　 γ-谷氨酰转肽酶(GGT)是谷胱甘肽代谢途径中的一个关键酶。它既可以催化γ-谷氨酰基化合物上的γ-谷氨酰基团转移至氨基酸、多肽等受体上，又可以催化γ-谷氨酰基化合物的水解反应生成谷氨酸。国内外利用GGT酶法合成茶氨酸所用的底物都是L-谷氨酰胺和乙胺，GGT催化反应的特点是不需要ATP，但是需要通过提高乙胺的比例来促进谷氨酰胺的转化。　　 本文采用一种廉价的底物L-谷氨酰肼代替L-谷氨酰胺，利用本实验室保藏的基因工程菌DM209[pET32a-ggt/BL21(DE3)]，成功地合成了L-茶氨酸，并且对该酶促反应的条件进行了初步优化。主要研究工作如下：　　 1、以L-谷氨酸为原料，经酯化反应和肼解反应得到L-谷氨酰肼。　　 2、利用基因工程菌DM209催化L-谷氨酰肼和乙胺合成L-茶氨酸。结果表明，以L-谷氨酰胼为底物时，γ-谷氨酰转肽酶(GGT)活性约是以L-谷氨酰胺为底物时的78.3％。　　 3、考察了温度、pH，底物摩尔比和底物初始浓度对酶促反应的影响。确定了该酶促反应的最适条件为：pH=10，反应温度40℃，n(L-谷氨酰肼)：n(乙胺)=1:10，L-谷氨酰肼初始浓度0.3 mol/L。