西他列汀是二肽基肽酶-Ⅳ(DPP-4)的高效抑制剂,能够保护并增强内源性肠降血糖素作用,为全球最畅销的II型糖尿病口服降糖药物。西他列汀生产的关键是手性胺的制备,从西他列汀前体酮合成西他列汀手性胺的方法主要有化学法和生物酶法两种。以金属铑化物和手性配体不对称氢化烯胺为关键步骤的化学合成法存在成本高、污染重等不足。转氨酶法合成工艺具有反应条件温和、环境友好、立体选择性高等优点,符合“绿色化学”的要求,因此受到广泛关注。本论文优化了工程菌ZJB ATA-1的培养产酶工艺和转氨酶催化工艺,并成功进行了工程放大。在此基础上,完成了年产200吨西他列汀工艺设计。首先通过通气比相等的放大原则,成功将发酵工艺条件从实验室5 L规模发酵罐放大到50 L、500 L和5000 L规模的发酵罐。随后,在5000L发酵罐上进行了工艺条件优化,得到如下参数:一级种子(摇瓶)种龄7～9 h,二级种子(50 L罐)种龄3～5 h,三级种子(500L罐)种龄2～3 h,发酵用水选用自来水,甘油选用工业甘油,接种量10%(v/v),装液系数0.6(v/v),乳糖12.5 g/L。在此培养条件下,当培养到12 h时,各项指标达到最高:生物量12.7 DCW g/L,比酶活为367.04 U/g,体积酶活为4661.35 U/L。考察了ZJB ATA-1静息细胞及细胞破碎液对催化反应的影响。选择静息细胞催化西他列汀前体酮合成西他列汀,并对其催化工艺条件进行了研究和优化。最适催化条件为:0.2 M三乙醇胺缓冲体系,维持反应pH值8.5,温度45℃,PLP 1 mM,湿菌体100 g/L。在该条件下,反应24 h可以将100 g/L底物完全转化,所得西他列汀e.e.值大于99.9%。论文最后根据实验室水平研究结果以及放大试验结果,进行了年产200 t西他列汀的工艺设计。