L-肉碱和酰基-L-肉碱广泛应用于食品、功能食品、化妆品及药品等领域。巴豆甜菜碱在肉碱脱水酶催化下合成L-肉碱是国内生物催化法生产L-肉碱所采用的方法。但该方法存在前体转化率低和产物分离纯化过程中底物巴豆甜菜碱不能回收利用的问题。国内酰基-L-肉碱种类较少,其脂肪酶催化合成中乙腈作为反应介质产品得率较低、酶活损失严重。针对以上问题,本论文提出以离子液体为介质的双酶串联催化工艺。建立了巴豆甜菜碱水合反应体系中的肉碱脱水酶和L-肉碱酯化体系中的酰基-L-肉碱的检测方法。采用紫外法测定的以巴豆甜菜碱消耗量表示的肉碱脱水酶活力经拟合方程校正后与DTNB法测定的以L-肉碱生成量表示的肉碱脱水酶活力两组数据之间无显著差异。拟合方程为:y=7.286-5.45/ [1+e（x-8.746）/ 2318],x为紫外法测定的L-肉碱脱水酶酶活力,y为DTNB法测定的L-肉碱脱水酶酶活力,该方法检测限为1.87 U。采用比色法测定酰基-L-肉碱,两相显色体系的酰基-L-肉碱含量在20-130μmol范围内同显色反应吸光度成线性关系（R2 > 0.99）。加标回收率为99.53-103.33%,相对标准偏差低于4.30%,检测限为1.85μmol,该方法不受L-肉碱的干扰。对肉碱脱水酶催化巴豆甜菜碱合成L-肉碱的反应条件进行了优化。适宜的反应条件为:温度40℃,pH7.0,巴豆甜菜碱浓度2.0%,酶添加量2.0 g/100 ml（湿重）,富马酸添加量0.2%,反应时间5-8 h。Mg²⁺降低肉碱脱水酶活力,Zn²⁺、K⁺、Cu²⁺、Li⁺、Ba²⁺、Fe²⁺均能提高酶活力,其中以Fe²⁺对酶活力的提高最为明显。对脂肪酶催化的L-肉碱酰化反应条件进行了优化。异戊酰-L-肉碱、辛酰-L-肉碱和棕榈酰-L-肉碱在[Bmim]PF₆离子液体中的酶催化酯合成,体系L-肉碱含量均为0.4 mmol,[Bmim]PF₆均为2.0 ml,均以Novozyme 435（10000 PLU/g）作为催化剂,初始水分活度均为0.22,反应温度依次为60、60和65℃,脂肪酸和L-肉碱摩尔比为4:1、5:1和5:1,脂肪酶用量为50、40和40 mg,转速为150、200和200 r/min,反应时间为60、48和48 h。以上条件下三种酰基-L-肉碱的产品得率分别达到59.61%、90.79%和98.03%。异戊酰-L-肉碱合成反应的活化能（163.08 KJ/mol）高于辛酰-L-肉碱（130.74 KJ/mol）和棕榈酰-L-肉碱（127.16 KJ/mol）。同乙腈相比较,[Bmim]PF₆离子液体作为介质具有产品得率高、酶操作稳定性好、绿色环保等特点。上述三种酰基-L-肉碱的以脂肪酸烯酯作为酰基供体的酯交换合成,适宜的反应条件为:体系L-肉碱含量均为0.4 mmol,[Bmim]PF₆均为2.0 ml,均以Novozyme 435作为催化剂,初始水分活度均为0.22,反应温度均为60℃,脂肪酸烯酯和L-肉碱摩尔比依次为6:1、3:1和3:1,脂肪酶用量为40、30和30 mg,转速为120、150和150 r/min,反应时间为48、32和32 h。以上条件下三种酰基-L-肉碱的产品得率分别达到73.61%、96.76%和98.82%。提出了L-肉碱及其酰化物制备的双酶串联工艺:采用[Bmim]PF₆离子液体作为巴豆甜菜碱水合反应和L-肉碱酰化反应的介质,巴豆甜菜碱在肉碱脱水酶催化下转化为L-肉碱,L-肉碱又在脂肪酶催化下转化为酰基-L-肉碱,酰基-L-肉碱由叔戊醇萃取。酰基-L-肉碱可以作为终产品,也可以水解得到L-肉碱。通过5次间歇萃取,总L-肉碱摩尔产率达到87.20%。真空旋转蒸发器是目前最适宜作为双酶串联反应的反应器。双酶串联工艺提高了底物转化率、解决了产物分离和纯化的关键技术、生产出酰基-L-肉碱产品。对酰基-L-肉碱从离子液体中分离提取的关键技术进行了研究。丙酮能使三种酰基-L-肉碱从[Bmim]PF₆离子液体中沉淀分离,需要的丙酮/[Bmim]PF₆体积比为6-7:1,沉淀时间通常需要10-14 h,产品得率90%以上,冷冻离心有助于沉淀完全并缩短沉淀时间。异戊酰-L-肉碱和辛酰-L-肉碱较适宜的萃取剂是水,二者在水—离子液体中的分配系数分别为1.35和1.16;棕榈酰-L-肉碱较适宜的萃取剂为叔戊醇,分配系数达到5.31;萃取时间均控制在15-30 min;降低温度对萃取有利;萃取操作时极易发生乳化现象,采用1000 r/min、1 min离心可消除乳化。