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戊二胺是一种天然的多胺类化合物，可取代石油化工中的已二胺，生产生物基的聚酰胺类化合物，有助于减少能源危机，减轻环境污染。因此，本文首先以L-赖氨酸盐酸盐为原料，研究了利用透性化的大肠杆菌工程菌催化制备戊二胺的方法，可解决化学法的成本高、操作困难和微生物发酵法代谢路径复杂、产率低的瓶颈问题。然后，本文以催化所得的戊二胺盐酸盐为原料，利用脱盐、萃取、精馏等单元操作进行纯化获得高纯戊二胺，简化操作，降低成本，增加了其工业化的潜力。本文的主要结论如下：
(1)构建了廉价易得的L-赖氨酸盐酸盐代替IPTG诱导表达的工程菌株BL21-Pcad-CadA。通过赖氨酸脱羧酶发酵表达和戊二胺催化制备，在摇瓶阶段可以得到赖氨酸脱羧酶酶活8.56U/mg，戊二胺223g/L，产率为98.6%。使用工业级原料代替实验室试剂合成戊二胺，结果表明用工业级原料所得实验结果与实验室试剂一致，由此可大幅降低生产成本。催化体系放大至2L后，经优化，最佳工艺条件为：400g/LL-赖氨酸盐酸盐，3.5g/L透性化细胞，1.4LPBS缓冲液(100mM，pH=5.6)，0.1mM磷酸吡哆醛，反应温度37℃；催化反应20h后，戊二胺浓度达到了205g/L，产率为92.1％，可满足工业生产水平。此外，用于2L体系中的工业级原料成本(2.78美元)仅为实验室试剂(30.88美元)的1/11。
(2)比较了“脱盐-旋蒸”、“pH调节-脱盐-旋蒸”、“脱盐-萃取-旋蒸”、“脱盐-萃取-精馏”四种方法纯化戊二胺的效果，确定最优方法为“脱盐-萃取-精馏”。基于此，开展了纯化条件优化，确定条件为：脱盐温度80℃，转速250rpm，pH=13.5，反应时间5h；萃取温度55℃，转速250rpm，萃取比5∶5，时间1h。精馏回流比1，塔顶压力为1bar，塔底温度为100-180℃。纯化体系放大至2L后，最后能得到纯度为99%的戊二胺，产率为87.47%，萃取剂正丁醇的回收率为91.25%。综上，本文所述的集成工艺在酶活、产量和成本上具有较大优势，可为生物基戊二胺的工业化生产提供可靠的技术支撑。
(1)构建了廉价易得的L-赖氨酸盐酸盐代替IPTG诱导表达的工程菌株BL21-Pcad-CadA。通过赖氨酸脱羧酶发酵表达和戊二胺催化制备，在摇瓶阶段可以得到赖氨酸脱羧酶酶活8.56U/mg，戊二胺223g/L，产率为98.6%。使用工业级原料代替实验室试剂合成戊二胺，结果表明用工业级原料所得实验结果与实验室试剂一致，由此可大幅降低生产成本。催化体系放大至2L后，经优化，最佳工艺条件为：400g/LL-赖氨酸盐酸盐，3.5g/L透性化细胞，1.4LPBS缓冲液(100mM，pH=5.6)，0.1mM磷酸吡哆醛，反应温度37℃；催化反应20h后，戊二胺浓度达到了205g/L，产率为92.1％，可满足工业生产水平。此外，用于2L体系中的工业级原料成本(2.78美元)仅为实验室试剂(30.88美元)的1/11。
(2)比较了“脱盐-旋蒸”、“pH调节-脱盐-旋蒸”、“脱盐-萃取-旋蒸”、“脱盐-萃取-精馏”四种方法纯化戊二胺的效果，确定最优方法为“脱盐-萃取-精馏”。基于此，开展了纯化条件优化，确定条件为：脱盐温度80℃，转速250rpm，pH=13.5，反应时间5h；萃取温度55℃，转速250rpm，萃取比5∶5，时间1h。精馏回流比1，塔顶压力为1bar，塔底温度为100-180℃。纯化体系放大至2L后，最后能得到纯度为99%的戊二胺，产率为87.47%，萃取剂正丁醇的回收率为91.25%。综上，本文所述的集成工艺在酶活、产量和成本上具有较大优势，可为生物基戊二胺的工业化生产提供可靠的技术支撑。