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豆腐果苷是一种天然小分子糖苷类化合物,具有镇静、止痛、抗抑郁等多种生物活性,然而由于其脂溶性较差、不易透过血脑屏障,导致生物利用度较低。研究发现,豆腐果苷酯类衍生物具有比亲代化合物更好的生物活性和生物利用度。生物催化糖苷类化合物酯衍生物的合成具有反应条件温和、区域选择性高、环境友好等优点。和纯酶催化剂相比,使用微生物全细胞催化剂,避免了纯酶制剂繁琐的制备过程,极大地降低了生物催化的成本。因此,微生物全细胞催化在绿色催化领域得到了关注。本论文以全细胞催化合成豆腐果苷酯为模型,筛选出可高效催化豆腐果苷辛酰化反应的全细胞催化剂,研究了关键反应条件对全细胞催化合成豆腐果苷辛酸酯的影响,并合成了一系列豆腐果苷脂肪酸酯衍生物,进而探究了培养基成分以及培养时间对全细胞生物量以及催化活性的影响,随后探究了离子液体的添加对全细胞催化豆腐果苷苯甲酰化反应的影响。本论文首先以豆腐果苷辛酰化为反应模型,筛选可催化豆腐果苷酰化反应的全细胞催化剂。在所筛选的微生物菌株中,铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa GDM 1.443)显示出了高效催化豆腐果苷辛酰化反应的能力。通过研究确定了铜绿假单胞菌全细胞催化豆腐果苷辛酰化反应的最适反应溶剂、底物摩尔比、全细胞添加量和反应温度分别为丙酮、30:1、40 mg/m L和40°C。在此条件下,反应初速度、转化率和区域选择性分别为3.4 m M/h、99%和>99%。此外,利用铜绿假单胞菌全细胞催化剂合成了一系列豆腐果苷脂肪酸酯类化合物,并发现铜绿假单胞菌全细胞的催化效果因酰基供体结构的不同存在较大差异。探讨了培养基组成对铜绿假单胞菌生物量及其催化豆腐果苷辛酰化反应的影响。结果发现,最佳培养基组成为:0.1%大豆油,0.2%胰蛋白胨,0.02%Mg SO4·7H2O,0.5%(NH4)2SO4,培养36 h所获得的铜绿假单胞菌全细胞具有高生物量(0.72 g/L)和高催化活性(转化率为99%)。应用最优培养基进行了5 L发酵罐放大试验,发酵24 h铜绿假单胞菌全细胞的生物量达到0.71 g/L。此外,与初始培养基相比,优化后培养基获得的全细胞催化剂在催化豆腐果苷与多种脂肪族酰基供体反应时,具有更高的反应初速度和底物转化率。研究了含离子液体介质中全细胞催化剂促豆腐果苷苯甲酰化反应的特性。结果表明,在丙酮反应体系中添加适量的离子液体[BMIM][PF6]、[HMIM][PF6]、[OMIM][PF6]、[BMIM][BF4]或[BMIM][TF2N],均能有效提高米曲霉(Aspergillus oryzae GDM 3.446)全细胞催化豆腐果苷苯甲酰化的效率。在丙酮-[BMIM][PF6](5%,v/v)体系中,豆腐果苷苯甲酰化的反应初速度、转化率和区域选择性分别为7.3 m M/h、99%和>99%,反应初速度是不添加该离子液体介质的5倍,且在该介质中,米曲霉全细胞具有较好的操作稳定性,使用至6批次时,米曲霉全细胞仍保留了70%的初始催化活性。本研究开辟了一条可用于豆腐果苷高效、高选择性酰化的新途径,并建立了可用于催化豆腐果苷酯衍生物合成的微生物全细胞的新培养体系,扩大了食品领域常见微生物在生物催化领域的应用范围。