多酶催化体系成为近年来生物催化领域的研究热点.由于过程可控性及下游易分离的特性,越来越多的体外多酶催化体系已成功构建,部分体系还可耦合化学催化步骤,应用于精细化学品的合成.随着多酶催化体系构建技术的逐步成熟,将会给未来化工与医药类产品的生物制造带来广阔的应用前景.本文介绍了多酶催化体系的相关设计原则,通过对反应过程和合成路径进行热力学和动力学分析,设计高价值产物的生物合成路径,挖掘路径中的关键酶,结合各类新型组装策略将功能各异的酶级联组装成一个结构和功能整体,形成“底物通道”,减少中间体损失和降低副反应,实现从简单底物向复杂产物的高效生物转化.系统分析了多酶催化体系在医药化学品(如抗生素、抗癌药物、心血管疾病治疗药物、肝病治疗药物和精神疾病治疗药物及各类活性成分如D-葡萄糖二酸、萜类化合物和5-氨基乙酰丙酸)合成中的应用实例,并总结多酶催化体系仍存在的问题及可能的解决方法.