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细胞磁修饰是利用纳米级磁性载体与细胞相互作用，从而获得具有磁响应特性的活性细胞。磁固定床通过外加磁场磁化床层中填充的铁磁介质，可实现磁修饰细胞（MNP@Cell）的有效截留，被截留的MNP@Cell具生物活性，可用于连续发酵及生物转化，对于研究新型的细胞固定化技术平台有重要意义。基于细胞磁修饰技术，本文分别对罗伊氏乳杆菌（Lactobacillus reuteri）、大肠杆菌（Escherichia coli）和酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）进行了磁修饰的研究，并重点研究了L. reuteri在磁固定床反应器中的截留和生物转化。首先，制备了三种模式微生物的MNP@Cell，研究了不同条件下制得MNP@Cell的磁响应特性。分别在新鲜培养基、发酵液及磷酸缓冲液/去离子水中对L. reuteri、E. coli和S. cerevisiae进行了磁修饰，考察了磁修饰条件（细胞/磁性纳米粒子质量比、pH、粒子浓度、盐浓度）对制得的MNP@Cell磁分离效果的影响。结果表明，三种细胞均能得到适当的磁修饰，其中经过磁修饰后的L. reuteri磁响应性最佳；在三种溶液中，菌体/磁性纳米粒子质量比（MRc/p）为1、pH为3、磁性纳米粒子浓度为14.46mg/mL、盐离子浓度为0mol/L的条件下，磁修饰的L. reuteri的磁分离效果最佳。对S. cerevisiae和E. coli而言，在新鲜培养基或发酵液中，细胞难以被磁修饰；在去离子水中， pH接近3或盐离子浓度大于0.4mol/L时，制得的MNP@Cell可有效磁分离。根据不同环境条件下的研究结果，结合不同细胞（L. reuteri、S. cerevisiae与E. coli）表面特性的差异，制备高磁响应性磁修饰细胞依赖于：a）细胞表面有能与磁性粒子表面功能基团相互作用的基团；b）pH处于细胞与粒子等电点之间时，细胞表面与粒子表面带电特性相反，易于相互作用；c）磁性粒子的分散性、细胞表面粒子数量、修饰后细胞团聚特性对制得的MNP@Cell的磁分离效果的影响。其次，设计了一种新型的磁固定床，考察了螺线圈电流、发酵液流速、床层孔隙率、MRc/p的对MNP@Cell截留效果的影响。磁固定床内部填充导磁不锈钢微丝，通过螺线管施加磁场，MNP@Cell流经床层时可被截留。结果表明，螺线圈电流为3.0A，发酵液流速为9mL/min，床层空隙率为0.88，MRc/p=1.5的条件下，细胞截留效果较佳。提高磁固定床截留效果可从以下方面着手：a）增大螺线圈电流以提高外磁场强度，但会导致螺线圈进一步升温，使床层中细胞失活；b）降低空隙率或使用高磁导率填充介质以提高内磁场强度，但降低空隙率易导致床层堵塞；b）提高MNP@Cell的粒子结合量以增强其磁响应性，但过载会影响其生物活性。最后，在磁固定床反应器中，利用截留的磁修饰L. reuteri转化甘油生成3-HPA。分别考察了批式转化条件（甘油浓度、循环倍率、转化pH）、转化-活化-转化过程中活化条件（活化基质、初次转化时间、循环倍率）和重复利用过程中，磁固定床内MNP@Cell转化甘油的效果。结果表明，在甘油浓度为240mmol/L，在循环倍率为10h-1，pH为7.0的条件下，批式甘油转化产3-HPA的浓度在2h达到180.3mmol/L，相应的3-HPA/甘油摩尔得率为75.1%。对转化1h后的细胞，使用活化培养基（10g/L葡萄糖、20g/L酵母膏、pH7.0）在循环倍率为10h-1的条件下进行细胞再活化，活化后细胞的转化甘油1h可生成105mmol/L的3-HPA，2h达134mmol/L，分别达到对应初次转化水平的75%与77%。连续5批次活化重复利用，磁固定床中转化1h的3-HPA产量逐次从113.1mmol/L降至10.6mmol/L，每批次转化率约为前批次的70%。该结果说明：a）甘油浓度过高会抑制甘油脱水酶活性；b）高浓度的3-HPA是转化过程中细胞活性降低的主要原因，失活的细胞经再活化可部分恢复转化活性。