具有光学活性的手性醇是农业和医药化工产品的重要组成部分。光学活性醇(S)-4-氯-3-羟基丁酸乙酯((S)-CHBE)是合成降胆固醇药物阿托伐他汀手性侧链(立普妥)的关键中间体,阿托伐他汀可以作为羟甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)的还原酶抑制剂。与传统的化学合成法相比,生物合成法不对称还原4-氯乙酰乙酸乙酯(COBE)合成光学纯(S)-CHBE且有反应条件温和、选择性高、具有100%的理论产率等特点,引起了研究学者极大的兴趣。因此,该方法值得深入研究。本研究构建了高通量筛选还原酶的方法,并且以三株重组还原酶大肠杆菌E.coli CCCZU-T15、E. coli CCZU-Y10和E.coli CCZU-K14整细胞为生物催化剂,催化还原COBE合成(S)一CHBE。此外,本研究利用组合预处理方法对甘蔗渣进行预处理,并利用其酶水解糖化液作反应介质提高生物合成(S)-CHBBE(e.e.>99%)的效率。实现了利用全细胞催化剂高效催化COBE (≥3000 mM)合成具有高光学纯的(S)-CHBE。首先,本研究利用紫外-可见分光光度计建立了一种快速筛选COBE还原酶的高通量筛选方法。研究发现显色液在510 nm处有最大吸收值,并且对高通量筛选方法的条件进行了优化,最适显色反应条件为：显色液中铁离子最适浓度为80 mM,最适反应温度为30℃,最适反应时间为20 min。另外,该方法对脂肪族和芳香族β-羰基羧酸酯类化合物的分析同样适用。其次,对E.coli CCZU-T15、E.coli CCZU-Y10和E.coli CCZU-K14三株还原酶菌株反应体系进行了研究,发现E.coli CCZU-K14具有最高的催化COBE活性。进一步对E.coli CCZU-K14水相催化体系进行了优化,最优反应条件如下：辅底物添加量为1.5 mmol葡萄糖/mmol COBE, NAD+添加量为0.1 μmol NAD+/mmol COBE,最适金属离子添加剂为Mn2+ (0.1 mM)。在上述最优反应条件下生物催化还原3000 mM COBE 14h, (S)-CHBE(e.e.>99.9%)产率可达到99%以上。可见,E.coli CCZU-K14在合成(S)-CHBE(>99.9% e.e.)方面具有潜在的应用前景。然后,为了避免在催化还原COBE过程中额外的添加NAD+,本研究在反应体系中加入L-谷氨酰胺和甘氨酸以提高E.coli CCZU-K14细胞内NADH浓度以及还原酶活性。与不添加L-谷氨酰胺和甘氨酸的反应体系相比,在L-谷氨酰胺(200 mM)和甘氨酸(500 mM)的条件下全细胞还原酶活性提高了1.67倍。此外,本研究在L-谷氨酰胺200 mM和甘氨酸500mM的反应体系中加入了β-环糊精(0.4 mmol β-环糊精/mmol COBE,与不添加β-环糊精的反应体系相比,E.coli CCZU-K14全细胞还原酶活性提高了1.34倍。在包含L-谷氨酰胺200 mM和甘氨酸500 mM的p-环糊精一水催化还原体系中,E.coli CCZU-K14转化3000 mM COBE,8 h时(S)-CHBE的产率为98.4%(e.e.>99.9%)。最后,在生物质糖化液反应体系中生物还原COBE.研究发现,通过三种组合法(KOH稀碱溶液与离子液体浸泡组合预处理、KOH稀碱溶液与芬顿法组合预处理以及KOH稀碱溶液与甘油浸泡组合预处理)可有效地预处理甘蔗渣。经过三种方法预处理后的甘蔗渣,其酶水解糖化液均可作为生物不对称催化还原COBE合成(S)-CHBE反应介质。与葡萄糖相比,糖化液中纤维二糖和阿拉伯糖不能提高还原反应的初速度,木糖可以提高细胞内NADH的浓度。同时,本研究首次报道了在添加了p-环糊精(0.4 mmol β-环糊精/mmol COBE),L-谷氨酰胺(200 mM)和甘氨酸(500 mM)的糖化液体系中,E.coli CCZU-K14可以高效的催化还原3000mM的COBE合成(S)-CHBE(产率为98.0%)。因此,这为利用生物资源合成手性中间体(S)-CHBE提供了一个新方法。总之,利用重组E.coli CCZU-K14可高效不对称还原高底物浓度(3000 mM)COBE合成(S)-CHBE(e.e.>99.9%),研究结果为工业化生产(S)-CHBE奠定基础。