单唾液酸四己糖神经节苷脂(GM1)，是由脑组织细胞膜中提取的天然产物，对中枢神经系统，外周神经系统均有活性。传统生产神经节昔脂的方法费时、费工，溶剂消耗量大，成本高，造成神经节昔脂治疗费用昂贵。唾液酸酶可以作用于带有唾液酸的物质，在唾液酸酶作用于多唾液酸神经节苷脂时，可以水解掉末端的唾液酸，最终转化生成GM1。从而可以提高GM1在总神经节苷脂中的含量，来提高GM1的产量，降低生产成本。本论文主要内容就是通过对新唾液酸酶产生菌的筛选达到转化生产GM1的目的。 以无GM1神经节苷脂作为唯一碳源，从土壤中筛选到能够对其有效进行转化的菌株，经鉴定为乳酪短杆菌。以筛选到的乳酪短杆菌对无GM1神经节苷脂转化，转化后依次利用X-5大孔吸附树脂和Sephadex LH-20凝胶分离纯化GM1。1.5g无GM1底物通过微生物作用，分离纯化，最后得到0.7g高纯度的GM1单体(HPLC检测其纯度大于93％)。延长转化时间GM1含量不减少，说明转化过程不作用于GM1，检测转化过程没有GA1产生，有利于GM1的积累。转化后的产物经NMR、MS、IR鉴定为单唾液酸四己糖神经节苷脂GM1。 为了减少制备无GM1神经节苷脂底物的过多操作，转化生产GM1的优化是针对含GMl的多唾液酸神经节苷脂底物。在种子培养基中以甘油作为碳源，酵母粉，磷酸氢二氨作为有机和无机氮源能有效使种子生长且不往转化中引入过多营养成份，这样有利于后续转化过程。在转化过程中添加蛋白胨有利于提高细胞浓度进而提高转化体系中唾液酸酶酶活有效促进转化作用。通过对转化条件的优化确定最适转化条件为pH 6-9，温度为28-30℃，在100ml摇瓶中装液50ml以下，底物加入量可达到10g/100而不影响转化率。优化转化条件后菌株对含GM1底物和不含GM1底物均有良好转化。研究菌株对神经节苷脂各单体转化发现菌株不作用于GM1，对GDla，GDIb，GTlb，均有良好的转化作用，由神经节苷脂结构式可知，菌株所产唾液酸酶不仅作用于NeuAc与末端galactose的a-2，3链接也作用于NeuAc和NeuAc的α2，8链接，但是不作用于NettAc和中部galactose的a-2，3链接，说明菌株很适合于生产GMl。 微生物转化的宽松转化条件为转化工艺的放大提供了便利条件，在初始pH7.0，空气流量1V/Vmin<-1>，温度30℃条件下，转化过程从摇瓶规模放大到30L，发酵罐工业化规模仍保持良好转化效果。在30L发酵罐转化24小时后，超过80％的多唾液酸神经节苷脂转化为GM1。通过对5批不同批次来源的神经节苷脂进行工业化规模转化，证实了所筛选菌株对神经节苷脂转化的有效性和广泛适用性。发酵罐规模一次可以转化2000g神经节苷脂粗品，经粗分离后可以得到1400g GM1含量45％以上的转化后神经节苷脂，比单纯分离提取GM1产量提高3-4倍。转化过程还可以有效降低底物中磷脂等杂质的含量，有利于后续分离提取过程。和其它生产GM1的方法相比，利用乳酪短杆菌微生物转化生产GM1的方法，底物加入量高，产率高，方法简单，消耗低，因而是一种合适的大量生产GM1的有效方法。根据筛选过程及生物转化法的特性确定在转化中起转化作用的是唾液酸酶。通过硫酸铵沉淀，phenyl low sub疏水层析和DEAE离子交换层析分离纯化得到了电泳纯的唾液酸酶，其分子量为67KDa，等电点为5.3。确定以4MU-Neu5Ae为底物时，酶的最适反应pH为5,4，最适反应温度为50℃，K<,m>和V<,max>分别为0.08mM和13.51.μmol·min<-1>mg<-1>。 对唾液酸酶进行固定化研究，根据实验室现有载体筛选HZ841大孔吸附型树脂具有好的固定化效果，是合适的唾液酸酶固定化载体。研究了温度，酶液用量，时间和pH对唾液酸酶固定化的影响，较好的固定化条件是10-15℃和pH8.5的条件下固定化16小时。固定化酶的最适反应pH为5.4，最适反应温度为55℃。30℃下固定化酶的在pH5-9时稳定性较好。通过固定化唾液酸酶对神经节苷脂混合体转化发现唾液酸酶对多唾液酸底物都具有转化效果，与微生物转化各单体结果一致。