- 选题的目的及研究意义
L-苯基乙酰基甲醇(L-Phenylacetylcarbinol，L-PAC)是一种化学性质十分活泼的邻位羟基酮类化合物，易形成分子内和分子间半缩酮类环状化合物，其分子量为150，分子式为C9H10O2 ，在制药业中作为前体合成L-麻黄碱(L-Ephedrine)、D-伪麻黄碱(D-Pseudoephedrine)。是由苯甲醛和丙酮酸在丙酮酸脱羧酶(Pyruvate Decarboxylase, PDC)的催化作用下合成。
全细胞转化法生产L-PAC制备简单，能在较高温度下保持良好的催化稳定性酶活性可再生，但底物苯甲醛有较高的细胞毒性，限制了苯甲醛浓度的提高，影响生产效率。通过将细胞固定化，降低苯甲醛等的毒副作用，提高关键底物苯甲醛的浓度，简化菌体与转化液分离程序。固定化细胞的基本原理是在催化剂和底物之间设置扩散限制和底物浓度梯度，以此来使生物转化过程中的抑制作用最小化。与游离细胞相比，固定化细胞能对苯甲醛有更好的耐受力和更高的产量，选择合适的载体对增加产物与副产物的比率很有作用。在分批发酵中不影响L-PAC产量的前提下，游离全细胞对苯甲醛浓度耐受为0.4% 而固定化提高至0.6%，苯甲醛浓度为0.8%时才会对固定化细胞产生毒性作用。
同时，在生物催化领域，反应介质的研究也是一个热点。有机合成中，很多重要的化合物水溶性很差或者不溶于水，非水相催化可以解决这个问题，而在有机溶剂中进行的生物转化，表现出的反应性质也有所改变。在酵母细胞催化底物丙酮酸及苯甲醛反应生成L-PAC的同时，如果有一个缓释器，可以缓慢释放苯甲醛，同时有一个萃取相，能把生成的苯甲醇和L-PAC从水相移走，将大大有利反应的进行。而有机相的存在刚好就发挥了这么一个作用。
在两相体系中进行生物转化的方法越来越受到人们的重视，被广泛用于医药、食品等领域，是实现高效生物合成的重要方法。两相体系是利用底物和产物分别在水相和有机相中的分配系数或溶解度的不同，来提高反应的选择性（底物选择性、区域选择性、立体选择性），降低底物苯甲醛和产物L-PAC对PDC的钝化作用和反馈抑制作用，减少水相中可能发生的副反应，有利于提高产物的收率和分离。研究表明，以正辛醇作为两相体系的有机相来合成L-PAC时产量最大。
关于酶催化合成L-PAC的研究着眼于寻找成本低、产率高和产量高的生物催化剂。全细胞PDC除了满足以上条件，还具有耐高温和产物易回收的优点。因此，在两相体系中使用固定化酿酒酵母全细胞PDC进行生物合成具有重要意义。
- 拟研究或解决的问题
2.1 酶催化生物合成L-PAC：菌株的筛选及酶活力
2.2 水有机溶剂两相体系法：最佳反应条件
2.3固定化细胞生物合成：载体材料的选择及配比
2.4 L-PAC的检测方法：紫外检测，酶标仪检测或高效液相色谱法分析
- 文献综述
麻黄素(ephedrine)是从麻黄草植物中提取出来的具有很高药用价值的有旋光性的天然生物碱，又称为麻黄碱、1-甲氨基-乙基-苯甲醇或2-甲氨基-1-苯基-1-丙醇。麻黄临床用于治疗风寒感冒、胸闷喘咳，支气管哮喘等病症。麻黄素具有兴奋中枢神经，收缩毛细血管，增强心肌收缩力等功能[i]。现代医学也常将麻黄素(或它的衍生物)用于做鼻血管收缩剂，治疗夜尿症、痛经、发作性睡病、糖尿病引起的神经性水肿和肌无力症等疾病。
