手性合成酶反应器

手性合成酶反应器是利用酶的高度立体选择性催化不对称合成反应的专用生物反应系统。该系统通过固定化手性合成酶（如酮还原酶、转氨酶、脂肪酶等），在温和条件下高效构建手性分

子，ee值（对映体过量）通常可达99%以上。主要应用于制药（如手性药物中间体）、精细化工（香料、农药）等领域，具有绿色环保、选择性高、反应条件温和等优势。

一、设备组成 

- 反应核心：固定化酶载体（如磁性纳米颗粒、多孔树脂） 

- 流体系统：精密输液泵（控制流速0.1–50 mL/min）、背压阀 

- 环境控制：恒温循环装置（±0.5℃）、pH自动调节模块 

- 在线监测：HPLC-CD联用系统（实时分析对映体纯度） 

- 产物分离：结晶器或手性膜分离组件 

二、工作原理 

底物溶液在精确控制条件下流经固定化酶反应床，酶活性中心特异性识别前手性底物的特定构象，通过还原、胺化或水解等反应构建手性中心。产物经在线监测后，通过结晶或膜分离获

得高光学纯度化合物。辅因子（如NADPH）可通过耦合酶系统实现原位再生。

三、设计方法 

- 酶工程：采用定向进化优化立体选择性（如CASTing突变） 

- 固定化：共价结合法（戊二醛交联）或亲和固定（His-tag/Ni-NTA） 

- 反应器选型：填充床（高载量）或微流控（快速筛选） 

- 过程强化：两相系统（水/有机相）提高疏水性底物溶解度 

四、操作流程 

1. 系统准备：固定化酶装填，缓冲液冲洗 

2. 参数设定：温度（25–40℃）、pH（7.0–8.5）、流速（1–10 mL/min） 

3. 反应运行：底物连续进料，在线监测ee值 

4. 产物收集：分级收集高光学纯度组分 

5. 系统清洗：缓冲液冲洗，酶活性检测 

五、维护保养 

- 日常维护：检查管路密封性，校准pH/温度探头 

- 酶活性维护：4℃保存时添加10%甘油 

- 深度保养：每3个月更换密封圈，年度系统性能验证 

- 故障处理：膜污染时采用0.1 M NaOH反向冲洗