生物催化具有选择性高、反应条件温和、环境友好的特性,因而成为生物技术中一个快速发展的领域。但生物催化过程常受到底物溶解度低、底物/产物抑制生物催化剂活性、产物进一步降解等限制,而非水相催化体系的引入,特别是水-有机溶剂体系,很好地解决了这些问题。由于大多数的细胞在有机溶剂中活性降低,甚至失活,应用细胞固定化技术不仅有利于细胞分离和实现重复利用,而且防止了细胞和有机溶剂直接接触,避免了细胞凝聚和有机溶剂的相毒性(相毒性即有机溶剂萃取胞外培养液中的营养组分,特别是微量组分而影响细胞的正常生长),有利于提高细胞在非水相中的活性和稳定性。为此非水相固定化细胞催化模型体系的建立对生物催化生产油溶性产物具有一定的指导意义,并具有广阔的开发前景。本文以酿酒酵母为模型,利用海藻酸钠-壳聚糖(AC)微胶囊为载体,建立了非水相高分子载体固定化微生物细胞催化的模型。利用激光粒度仪、紫外分光光度计、高效液相色谱、生物倒置显微镜等表征手段,研究酵母细胞代谢产物转化合成工艺,提高了代谢产物浓度,为非水相固定化细胞生物转化法的工业化应用奠定了良好的基础。具体研究内容及结论如下：(1)采用乳化/内部凝胶法制备海藻酸钙胶珠与AC微囊。在水相中考察了游离、海藻酸钙固定化、AC微囊固定化酿酒酵母的生长代谢情况。实验发现,三种培养方式下代谢产物浓度相差不大,但是菌浓相差很大,海藻酸钙固定化培养时菌体泄露较多不益作为细胞载体,为此确定后续实验以AC微囊为载体。(2)为了降低产物抑制效应和产物对细胞的毒性,提高产量,采用水油两相培养体系进行酵母菌体生物催化转化实验。考察了微囊制备条件和AC微囊化酿酒酵母培养条件对酿酒酵母菌体生长和代谢的影响。结果表明壳聚糖分子量、粒径和油水比等对菌体生长和代谢具有显著性影响,在优化条件下得到产物总浓度为5.15g/L。(3)在优化实验条件的基础上,以游离培养做对照进行了分批发酵实验。随着培养批次的增加,游离培养菌浓逐渐增大,代谢产物浓度呈先升高后降低的趋势,在第二批培养时产量达到最大值5.84g/L；微囊内菌浓呈先升高后降低的趋势,但不太明显,产物浓度呈下降趋势但各批次之间没有显著性差异,说明非水相AC微囊化酿酒酵母转化生产过程具有较好的稳定性。