腈化物是有机合成中的重要中间体，其水解反应被广泛应用于酰胺、羧酸及其衍生物的合成，在有机合成中占有极其重要的地位。用生物催化法实现氰基的转化，其优势不仅在于温和的反应条件，更重要的是可以实现一般化学转化法所不具有的优良的化学选择性、区域选择性及立体选择性。生物催化法涉及的腈水解的酶系主要有腈水解酶、腈水合酶和酰胺酶，腈水解酶能将腈水解生成相应的羧酸和氨，而腈水合酶可将腈水合生成酰胺，在酰胺酶的作用下酰胺可被进一步转化生成相应的羧酸和氨。本文从腈水解酶产生菌株的筛选入手，对分离所得的一株高活性腈水解酶产生菌ECU0401的培养优化、催化性能及其应用潜力进行了深入研究。 论文内容主要分为四个部分。在第一部分中：(1)首先建立了一个高效筛选模型，以乙腈为唯一氮源从土壤中筛选分离获得一株高立体选择性和水解活性的腈水解酶产生菌ECU0401，经鉴定为产碱杆菌Alcaligenes sp.，命名为Alcaligenes sp.ECU0401。(2)通过单因素优化，确定了发酵培养基的最佳配方为：乙酸钠10g/L；蛋白胨10g/L；酵母膏5g/L；KH2PO4 3g/L；硫酸镁0.3g/L；CuSO4 80 mg/L，诱导剂己内酰胺的最适加入时间为接种培养后8h。 在第二部分中，研究了Alcaligenes sp.ECU0401催化羟基乙腈水解生成羟基乙酸的技术可行性。(1)利用Alcaligenes sp.ECU0401静息细胞水解羟基乙腈，确定最适反应温度和pH值分别为30℃和6.5，利用离子色谱分析产物，发现没有甲酸、乙醛酸、草酸等副产物生成。(2)当底物浓度为50 mM时，羟基乙腈在36 h的转化率为94.1％；当底物浓度为100 mM时，酶促水解速度比较慢，羟基乙腈在80h的转化率为80.5％。(3)利用Alcaligenes sp.ECU0401生长细胞，在5-L发酵罐中通过分批补料方式制备羟基乙酸，底物羟基乙腈的累积浓度达200mM，培养转化14h后，羟基乙酸的分析产率即达到96.5％。 在第三部分中，研究了Alcaligenes sp.ECU0401催化外消旋扁桃腈的对映选择性水解合成(R)-(-)-扁桃酸的可能及条件。(1)以甘油为碳源的发酵培养基收获的Alcaligenes sp.ECU0401菌体，在反应条件优化后，(R)-(-)-扁桃酸的分析产率仍比较低，为26.0％；经过发酵优化后，在相同反应条件下(R)-(-)-扁桃酸的分析产率提高至55.0％。流式细胞仪检测表明，底物扁桃腈对细胞没有显著毒性。(2)利用静息细胞直接转化扁桃腈的前体物(苯甲醛+KCN)，在反应8 h后扁桃酸的分析得率即接近56.7％，说明苯甲醛和CN-存在化学平衡，反应生成外消旋的扁桃腈，扁桃腈作为底物进一步被水解生成(R)-(-)-扁桃酸。(3)利用细胞抽提液或经CTAB处理过的菌体细胞催化水解20mM外消旋扁桃腈24 h后，(R)-(-)-扁桃酸的分析产率分别高达94.0％和94.5％，说明底物扩散限制被消除，(R)-(-)-扁桃酸产率大幅度提高。在第四部分中，(1)发现Alcaligenes sp.ECU0401细胞中含有(S)-(+)-扁桃酸脱氢酶，(S)-(+)-扁桃酸首先在脱氢酶的作用下生成苯甲酰甲酸，得到的苯甲酰甲酸在脱羧酶的作用下脱去羧基生成苯甲酸，而(R)-(-)-扁桃酸在16 h内只有少量的降解。(2)在进行分批补料培养反应99h后，外消旋扁桃酸的累积浓度可达3.04％(w/v)，其中(S)-(+)-扁桃酸被完全降解，回收所得(R)-(-)-扁桃酸的产率为32.8％(以消旋扁桃酸为基准)，对映体纯度>99.9e.e。(3)利用Alcaligenes sp.ECU0401静息细胞对映选择性降解外消旋扁桃酸及其苯环氯取代的衍生物，得到了光学活性的(R)-(-)-扁桃酸、(R)-(-)-对氯扁桃酸、(S)-(+)-间氯扁桃酸、和(S)-(+)-对氯扁桃酸，光学纯度均>99.9％e.e.