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糠醛（Furfural,FAL）是一种高值化平台化合物,其生产原料为可再生生物质,被广泛用于生产塑料、树脂、燃料、医药中间体等和其它添加剂。由糠醛衍生而来的糠醇（Furfuralcohol,FOL）和糠胺（2-Furfurylamine,FLA）是可用来合成多种生物活性分子和聚合材料的重要有机化合物。目前,FOL和FLA的传统合成路线通常需要苛刻的反应条件（高压）和使用贵金属催化剂,常会伴随着严重的环境污染和高能耗问题,而与化学合成方法不同的生物催化方法,其所需的操作条件既温和,选择性和催化效率又高,并且属于环境友好型的工艺,因此,正逐渐发展为可能取代精细化工、医药等行业中的传统化学合成路径,成为工业合成大宗化学品和医药中间体等物质的重要手段。本研究中,通过生物兼容性的固体酸催化剂SO42-/SnO2-MS和重组大肠杆菌全细胞生物催化剂串联催化,实现化学-生物法串联催化玉米芯合成FOL和FLA。研究结果如下:首先,以呈海绵叠状结构的麦饭石（MS）为载体,制备SO42-/SnO2-MS固体酸催化剂,并通过BET、扫描电镜、红外和XRD对SO42-/SnO2-MS和麦饭石进行了表征。发现处理后的麦饭石表面变得疏松多孔,比表面积增大至68.0 m2/g,孔体积扩大至0.048 cm3/g,但主要结构和关键化学键没有遭到破坏,这些变化有助于增大催化剂和底物接触面积,从而将玉米芯有效催化脱水转化为FAL。然后,在170 oC下,3.6 wt%的固体酸SO42-/SnO2-MS催化玉米芯获得了43.0%的糠醛产率,从而证明了酸化的SO42-/SnO2-MS固体酸催化剂可有效催化玉米芯合成FAL。其次,通过酸化的固体酸SO42-/SnO2-MS和重组还原酶E.coli CR全细胞串联催化玉米芯合成FOL。为了提高FOL产量,对影响生物还原反应的各个因素进行了考察。最优还原体系条件为细胞添加量0.05 g/mL,辅底物葡萄糖添加量1 mol葡萄糖/mol糠醛,1μM NADP+/mM FAL,Sn4+（1 mM）,SDS（0.5 mM）,反应温度为35 oC,反应pH为7.5。在最优条件下,E.coli CR全细胞可耐受150 mM的FAL,且生物还原由玉米芯制备的FAL（100 mM）可完全转化为FOL,从而实现了SO42-/SnO2-MS固体酸和E.coli CR全细胞的连续催化转化玉米芯有效合成FOL。然后,通过SO42-/SnO2-MS固体酸和重组转氨酶E.coli XLS158全细胞串联催化方法,确认了从玉米芯转化为FLA的反应体系,并对各种反应参数进行了优化。最适细胞浓度、胺供体氯化铵用量、辅底物葡萄糖用量、反应温度和pH为0.05 g/mL、4 mol NH4Cl/mol FAL、2 mol C6H12O6/mol FAL、35 oC和7.5。此外,加入0.5 mM Mg2+和10mM PEG-4000有助于酶促反应的进行。在最优条件下,衍生自玉米芯的糠醛溶液（71.8 mM）经E.coli XLS158全细胞还原胺化反应72h,FLA最终产率为76.3%,基于玉米芯制备过程的FLA产率为0.070g FLA/g玉米芯。由此验证了化学-生物法串联催化玉米芯合成FLA路线的可行性。最后,为了高效合成FLA,尝试建立了水-有机溶剂两相介质以催化玉米芯转化为FLA,并且优化了两相体系中影响还原胺化反应的各种因素。最适有机溶剂是生物相容性良好的正辛烷,生物催化反应中水-正辛烷体积比为8:2（v:v）,NH4Cl和FAL摩尔比为4:1（mol:mol）,葡萄糖C6H12O6和FAL摩尔比为2:1（mol:mol）,反应温度和pH为35 oC和7.5。在水-正辛烷介质中SO42-/SnO2-MS固体酸催化玉米芯获得了48.8%的FAL产率,比水相提高了5.8%,将制得的FAL溶液（82.2 mM）通过生物催化剂E.coli XLS158全细胞在最优条件下转化为FLA,反应72 h FLA产率为78.3%,基于玉米芯制备过程的FLA产率为0.080 g FLA/g玉米芯,比水相催化效果更佳。由此可知,在构建的水-正辛烷（8:2,v:v）两相体系中,重组E.coli XLS158可以实现高效率地催化转化玉米芯合成FLA。综上,本研究通过新型环境友好的固体酸催化剂SO42-/SnO2-MS催化玉米芯转化为FAL,再经生物催化剂重组大肠杆菌全细胞催化FAL有效合成了呋喃衍生物（FOL和FLA）,从而实现了化学-生物法合成FOL和FLA,并且探索了合适的生物还原胺化体系以提高FLA产量,为工业上以生物质为原料,绿色高效生产呋喃衍生物奠定了基础。