光学纯扁桃酸是一种重要的手性药物中间体,被广泛应用于多种手性药物的合成,国际市场需求呈现较快增长之势。开展生物催化法制备光学纯扁桃酸的研究,筛选出用于制备光学纯扁桃酸的菌株,开发出新的生产制备途径,对于手性生物催化具有重要的现实意义和理论价值。本文研究了利用微生物全细胞转化法,分别以外消旋扁桃酸和苯甲酰甲酸为底物,通过不同的途径来制备(R)-扁桃酸。对实验室保藏的包括细菌、酵母和霉菌在内的大量菌株进行筛选,得到能有效转化外消旋扁桃酸为(R)-扁桃酸的菌株短杆菌(Brevibacterium sp.),产物光学纯度为97.5%e.e.,产率为46.3%;并筛选得到能高效催化苯甲酰甲酸不对称还原为(R)-扁桃酸的菌株葡萄酒酵母(Saccharomyces ellipsoideus),产物光学纯度可达99.3%,摩尔收率74.2%。对Brevibacterium sp.转化消旋体扁桃酸的过程进行了研究,初步确定其转化是动力学选择性降解过程,即优先降解了消旋体底物中的(S)-扁桃酸,从而获得了(R)-扁桃酸。对Brevibacterium sp.催化选择性降解反应的环境因素进行考察,确定了最优反应条件为:底物浓度30 mmol/L,pH 7~8,温度35℃,细胞/底物量相对比1.1 g/mol,转化时间36 h,产物(R)-扁桃酸光学纯度99%e.e.,收率48.7%。通过在Brevibacterium sp.培养基中添加部分羟基酸及扁桃酸代谢中间体作为诱导物,可以提高细胞转化活力,并能促进菌体生长,提高最终转化效果。研究了Brevibacterium sp.以不同方式催化转化的效果,通过以0.5%或1%扁桃酸作为唯一碳源培养菌体可直接拆分获得(R)-扁桃酸;而在菌体培养24 h后的发酵液中直接添加消旋体底物进行转化,也能得到(R)-扁桃酸,这两种方式转化产物的光学纯度均可达到99%e.e.。研究了在Brevibacterium sp.转化体系中添加营养物对转化的影响,发现添加碳源、氮源和金属离子等营养因子对菌体细胞转化没有明显促进作用。为提高Brevibacterium sp.菌体的利用率,进行了菌体多批次反应和流加底物试验,菌体转化3批次、连续流加3次,均能表现出较好的重复性,最终可获得较高光学纯度的产物。对S. ellipsoideus菌体培养条件进行考察,确定了初始培养条件为:pH 7.0,培养温度30℃,培养时间24 h,装液量50 mL/250mL摇瓶。对S. ellipsoideus催化不对称还原苯甲酰甲酸的反应条件进行了优化,确定了最优反应条件为:35℃,pH 7.5,细胞/底物相对量为1 g/mol,底物浓度30 mmol/L,以1%的葡萄糖作为辅助底物,反应48 h。在优化条件下,产物转化率从74.2%提高到95%,光学纯度大于99%e.e.。研究了S. ellipsoideus细胞催化反应的稳定性,菌体细胞经20批次,960 h的连续反应,转化收率仍保持在80%左右。考察了在S. ellipsoideus转化液中,金属离子对转化的影响,发现Zn2+、Cu2+、Hg2+等离子对转化有较强的抑制作用,而Co2+浓度在0.5 mmol/L时能显著提高转化率。通过比较发现新鲜湿菌体较干燥后的菌体转化效率更高。通过在S. ellipsoideus培养基中添加酮类诱导物发现,该类诱导物的添加不能明显提高转化效果,其中苯乙酮对菌体生长有抑制作用。培养基中Al3+,Ca2+,Hg2+,Fe3+,Cu2+,Li+