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桑椹红色素的主要成分为矢车菊-3-O-葡萄糖苷（Cyanidin-3-O-glucoside,C3G）和矢车菊-3-O-芸香糖苷（Cyanidin-3-O-rutinoside,C3R）,分别约占桑色素总量的30%和60%。其中,C3G具有降低血糖血脂、保护肝脏等功效,广泛用于烘焙制品、保健品等,但目前缺乏高纯度的C3G产品。因此,本文基于桑椹红色素的糖基定向改造策略,构建新型的微流控双水相酶催化反应分离耦合体系,通过α-L-鼠李糖苷酶催化特异性水解C3R高效制备高纯度C3G。主要研究内容如下:（1）构建了桑椹红色素生物转化体系及组分定性定量分析方法。结果表明:通过HPLC-PDA-ESI-MS/MS定性和HPLC-UV定量方法,检测出“大十”品种的桑椹中主要有两种色素成分,C3G和C3R,含量分别为4.72±0.98 mg/100g和7.86±1.33 mg/100g。在均相体系,以α-L-鼠李糖苷酶（酶浓度36.07 mg/m L）为催化剂,在缓冲液p H 5、温度45℃和底物浓度0.086 mg/m L条件下反应1 h,C3R转化率达到62.92±0.79%,C3G纯度达到75.29±0.78%,表明酶催化水解C3R定向生成C3G完全可行,但存在底物抑制现象。为此,在超声辅助双水相萃取体系“乙醇/硫酸铵”的基础上探索双水相酶催化反应的可行性,发现在质量分数由27.12%的无水乙醇、18.10%的硫酸铵、15%的桑椹汁（C3R浓度为0.11 mg/m L）和39.78%的水组成的双水相中酶催化反应的C3R转化率和C3G纯度分别为74.41±0.85%和86.47±1.49%,比均相体系提高11.49%和11.18%,表明其适合桑椹红色素酶促转化。（2）建立了生物转化桑椹红色素的“乙醇/硫酸铵”双水相固定化酶催化反应分离耦合工艺。结果表明:从9种纳米材料中筛选出多壁碳纳米管固定α-L-鼠李糖苷酶,其酶活为914.31±1.39 U/mg,酶固载量为4 g/g。按质量分数由27.12%的无水乙醇、18.10%的硫酸铵、15%的桑椹汁（C3R浓度为0.11 mg/m L）、4.24%的固定化酶和35.54%的水组成双水相体系,在p H 5和温度45°C条件下反应1 h,C3R的转化率和C3G的纯度分别达到71.68±0.94%和82.42±1.04%。双水相体系的最适底物浓度为0.11 mg/m L,是前述均相体系的1.28倍,可有效缓解底物抑制。双水相固定化酶体系催化获得的C3R转化率和C3G纯度比均相体系的提高8.76%和7.13%。固定化酶重复使用7次后的相对活性仍保持在50%以上,表明构建的双水相固定化酶催化反应分离耦合工艺高效。（3）设计了酶位于分散相的W/W微液滴酶催化转化桑椹红色素的新工艺。结果表明:在连续相17%聚乙二醇（Polyethylene glycol,PEG）20 k Da流速0.2-1.0μL/min,分散相15%葡聚糖（Dextran,Dex）500 k Da流速0.058-0.09μL/min条件下,能形成直径范围是3.41±1.34μm至43.74±11.68μm的球形W/W液滴。当PEG流速为0.40μL/min、Dex流速为0.074μL/min时,在p H 5、温度45℃和底物浓度0.007 mg/m L条件下,反应2.8 min,C3R的转化率为53.79±0.98%,C3G的纯度为68.14±1.38%。相对于常规反应器,该体系的酶促反应时间由1 h缩短至2.8 min,耗时仅占原先的1/20,表明W/W微液滴体系催化速率高,且酶位于分散相有利于连续化制备。（4）创建了“乙醇/硫酸铵”平行流的微流控双水相固定化酶催化转化桑椹红色素新工艺。结果表明:以多壁碳纳米管固定化α-L-鼠李糖苷酶为催化剂,当18%硫酸铵流速为14.50μL/min、27%无水乙醇流速为10μL/min时,在p H 5、温度45℃和底物浓度0.008 mg/m L条件下,仅反应8.6 s,C3R的转化率和C3G的纯度分别为68.66±1.63%和80.78±1.59%。固定化酶重复使用9次后的相对活性仍稳定在50%以上。该工艺的耗时是常规反应器的7/3000,是微液滴体系的1/20,且固定化酶的稳定性提高,表明微流控固定化酶双水相体系表现出更高的工艺可行性。综上,本文成功构建了生物转化桑椹红色素的新型微流控双水相酶催化反应体系,围绕酶与底物作用方式、反应与分离耦合等角度探索微尺度下的生物催化过程机理,为高纯度桑椹红色素C3G的高效生物制造和新产品研发提供了新的思路。