酶是一种重要的生物催化剂,它是由生物体产生的具有高效和专一催化功能的蛋白质或RNA,在精细化工和制药工业等领域展现出较高的应用价值和潜力。生物酶催化的优点包括表现在底物的专一性、反应的高效性以及反应条件的温和性,符合绿色化学产业升级的发展趋势。然而,由于其化学本质,生物酶具有明显的缺点,包括酶稳定性差、难回收（溶于水）、需要价格昂贵的辅酶因子等。酶的固定化技术可以克服上述缺点,目前用于酶固定化的材料大致可以分为三类:无机载体、高分子载体以及复合载体。金属-有机框架（MOFs）是一种典型的复合材料,它是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料。近年来,金属有机框架作为一种新材料,广泛应用于酶蛋白分子的固定。酶-MOFs复合材料按制备方法主要分为:共价连接法、表面附着法、孔隙吸附封装法和共沉淀法。腈水合酶是微生物降解腈类物质代谢途径中的关键酶,催化腈类化合物（-CN）生成酰胺化合物（-CONH₂）,作为一类重要的工业酶催化剂已成功应用于丙烯酰胺、烟酰胺和5-氰基戊酰胺等大宗化学品的规模生产。烟酰胺属于B族维生素（V_b）,维生素B3,广泛地存在于干酵母、谷物的胚芽和花生等物种。烟酰胺具有很广泛的应用和市场潜力,主要用于化妆品。然而,天然的腈水合酶稳定性较差,限制其在工业生产中的应用。本论文采用仿生物矿化策略制备MOFs材料ZIF-67,并将游离腈水合酶固定于ZIF-67中,提高腈水合酶的热稳定性,获得纳米复合催化剂,可以高效催化3-氰基吡啶制备烟酰胺。本文的主要工作如下:（1）通过优化钴离子和2-甲基咪唑的摩尔比例、浓度和培养温度,在水相中合成稳定的MOF材料ZIF-67。通过XRD、SEM、TEM、BET、红外等手段对合成的材料进行表征,结果与文献报道的ZIF-67性质完全一致。同时,我们考察了ZIF-67在水相中结构稳定性,在p H8.0的磷酸盐缓冲液中,ZIF-67材料保存两周时间,其结构形貌没有发生明显的变化。（2）采用仿生矿化策略制备腈水合酶@ZIF-67复合催化剂,即在ZIF-67合成过程中加入腈水合酶NHase1229,实现酶蛋白的固定化。首先,考察了钴离子、2-甲基咪唑浓度对腈水合酶活力和固定化过程的影响。腈水合酶的固定化条件:在12 ml的体系中,含有0.044g硝酸钴,0.39g二甲基咪唑和1.2mg的腈水合酶,在4℃条件下静置过夜,得到纳米复合催化剂NHase1229@ZIF-67。通过XRD、SEM、TEM等检测得到NHase1229@ZIF-67复合催化剂的晶体结构数据与ZIF-67相似,酶载量约为39.9mg蛋白/g ZIF-67。（3）进一步,我们考察了NHase1229@ZIF-67复合催化剂酶学性质和催化功能。NHase1229@ZIF-67复合催化剂的最适反应温度为50-55°C,在65°C和70°C下仍保持最大活性的70%和40%以上。与游离的NHase1229相比,纳米催化剂NHase1229@ZIF-67复合催化剂表现出更好的耐热性。NHase1229@ZIF-67复合催化剂在30℃和40℃的半衰期分别为102.0h和26.5h,与游离酶比较,NHase1229@ZIF-67复合催化剂具有更好的热稳定性。NHase1229@ZIF-67复合催化剂的最佳活力p H值为8.0,与游离NHase1229的最佳p H值6.8不同。这是因为ZIF-67在弱酸或中性水溶液中的自动降解。NHase1229@ZIF-67复合催化剂在p H=9.0时活力是最大活力的38%,而游离的NHase1229在PH=9.0活力是最大活力的20%,这也说明了NHase1229@ZIF-67复合催化剂比游离的NHase1229有更好的耐碱性。以3-氰基吡啶为底物,NHase1229@ZIF-67复合催化剂的K_m值为4.26 mmol/L,最大反应速率为33.95μmol/min/mg。与游离NHase1229比较,NHase1229@ZIF-67复合催化剂具有更低的K_m值,说明对底物3-氰基吡啶的亲和力增加,可能与ZIF-67的孔道结构相关。再探究了NHase1229@ZIF-67复合催化剂的循环性能,在初始6个循环中,以3-氰基吡啶为底物,催化效率没有降低,表明NHase1229@ZIF-67复合催化剂还具有良好的循环性能。考察了3-氰基吡啶浓度对催化过程的影响,最适底物浓度为0.9 mol/L,当底物浓度≥1.2 mol/L会出现底物抑制作用。最后,采用分批补料模式催化生产烟酰胺,可以避免反应体系中底物对腈水合酶活力的抑制作用,烟酰胺的产率达到110 g/L/h。因此,NHase1229@ZIF-67复合催化剂表现出较好的催化性能,在催化制备烟酰胺过程中表现出较高的应用潜力。