腈水解酶催化腈水解生成羧酸和氨,具有立体选择性高,反应条件温和,环境污染少等特点在医药工业及农药生产中具有广泛的应用。普瑞巴林(Pregabalin,PGB),化学名为(S)-(+)-3-氨甲基-5-甲基己酸,是治疗神经病理性疼痛、癫痫、焦虑和由骨髓损伤、外伤或多发性硬化症等引起的中枢神经疼痛首选药物。由于S-型普瑞巴林具有更强的药理活性,不对称合成普瑞巴林成为近年来的研究热点。以腈水解酶为催化剂水解外消旋体异丁基丁二腈(IBSN)合成(S)-3-氰基-5-甲基己酸,经加氢还原一步法制备(S)-(+)-3-氨甲基-5-甲基己酸,是已报道的普瑞巴林化学-酶法合成工艺中原子经济性最优的路线,其难点在于获得对IBSN具有高催化活性和高选择性的腈水解酶。本论文以外消旋体异丁基丁二腈(IBSN)为底物,从十字花科芸薹属植物芜菁(Brassica rapa)中筛选获得一株对IBSN具有较高催化活性和高立体选择性的腈水解酶BrNIT,构建重组工程菌E.coli BL21/pET28b-BrNIT。采用单因素实验对E.coli BL21/pET28b-BrNIT选择性催化IBSN的条件进行研究,最终确定其最佳反应条件为:pH 8.0(Tris-HCl(100 mM)),100 g/L IBSN,50 g/L湿菌体,30℃。在优化条件下,工程菌能够高选择性、高效率地水解IBSN生成(S)-3-氰基-5-甲基己酸,反应4 h后,底物转化率和产物e.e.值分别达到45.6%和95.6%。其催化活性远远高于已报道的腈水解酶,具有一定的工业应用潜力。为满足工业化应用要求,选择利用硅藻土吸附,聚乙烯亚胺戊二醛联合交联的方法对E.coli BL21/pET28b-BrNIT工程菌细胞进行固定化。通过对固定化细胞的催化性能研究,确定最适反应温度为30℃,最适pH 8.0。固定化细胞表现出良好的操作稳定性,在100 g/L底物浓度下连续使用15批后仍保持初始酶活的80%以上。通过对发酵体系以及固定化体系比拟放大,进行工业化生产研究。将产酶菌株发酵工艺由实验室5 L发酵罐逐级放大至15 L发酵罐、500L发酵罐和5000 L发酵罐,结果表明不同规模发酵罐得到的菌体生物量、酶活没有显著差异。在5000 L发酵罐培养条件下生物量达到11.5 g DCW/L,酶活达到3375 U/L。