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微杆菌SIT101可以产生特异性酯酶，它能催化生物素内消旋二酯不对称水解生成D-生物素重要中间体（4S，5R）-手性单酯的。在该催化过程中产物手性单酯的e.e值达到99%，对于工业生产高纯度的D-生物素手性中间体具有极大的应用价值。
本试验首先对微杆菌SIT101所产酯酶的培养条件进行优化，以提高微杆菌的产酶能力，再用戊二醛对微杆菌进行固定化，对固定化细胞的性质进行了初步研究。并在此基础上研究合成了磁性壳聚糖Fe3O4纳米材料，实现了用磁性纳米材料直接固定化细胞。通过试验，得到以下结论：
（1）基本培养基的基础上，对培养条件进行单因素优化。之后采用响应面法对微杆菌SIT101酯酶发酵条件进行优化，首先通过Plackett-Burman法确定出麦芽糖、酵母粉及pH为主要影响因子，然后在最陡爬坡实验基础上设计旋转中心组合试验并进行响应面分析，确定了最佳产酶培养条件为：麦芽糖18.0g/L、酵母粉10.0g/L、MgSO4·7H2O1.0g/L，pH7.5。经培养发酵后，酯酶酶活达到14.16U/L，比优化前提高了近10倍。
（2）比较几种常见的固定化细胞方法，选择了以戊二醛交联法微杆菌细胞的方法。可以保留94.81%的剩余酶活。对固定化操作条件进行优化，确立了如下的固定化操作方法：戊二醛终浓度80mM，交联1.5h，pH7.0的缓冲液体系。进一步考察固定化细胞的性能发现交联细胞和固定化细胞均在pH8.0和45℃有最佳的酶活。固定化细胞pH6.0-9.0及温度40℃，50℃，60℃下，细胞稳定性均比游离细胞高。固定化细胞在重复操作8次后仍有67%转化率，且在4℃下储藏42天后仍有44.34%的剩余酶活。
（3）合成磁性壳聚糖Fe3O4纳米材料，并对合成材料进行表征，证实了合成材料含有Fe3O4和壳聚糖，材料具有晶型结构，且其比饱和磁化强度为51.67emu/g。对固定化条件进行优化，发现采用pH7.0，0.1M的磷酸盐缓冲液体系，在摇床振动吸附4h后，每1.5g湿磁性材料可以完全固定10mg干重的微杆菌细胞。对固定化后的细胞性能进行表征：固定化后细胞的最适反应pH和最适反应温度都没有发生偏离，仍为pH8.0和45℃。而固定化细胞在30℃,40℃，50℃下，细胞稳定性均好于游离细胞。说明磁性Fe3O4/CS纳米材料对微杆菌细胞无细胞毒性。固定化细胞在重复操作10次后仍有70%转化率。
本试验首先对微杆菌SIT101所产酯酶的培养条件进行优化，以提高微杆菌的产酶能力，再用戊二醛对微杆菌进行固定化，对固定化细胞的性质进行了初步研究。并在此基础上研究合成了磁性壳聚糖Fe3O4纳米材料，实现了用磁性纳米材料直接固定化细胞。通过试验，得到以下结论：
（1）基本培养基的基础上，对培养条件进行单因素优化。之后采用响应面法对微杆菌SIT101酯酶发酵条件进行优化，首先通过Plackett-Burman法确定出麦芽糖、酵母粉及pH为主要影响因子，然后在最陡爬坡实验基础上设计旋转中心组合试验并进行响应面分析，确定了最佳产酶培养条件为：麦芽糖18.0g/L、酵母粉10.0g/L、MgSO4·7H2O1.0g/L，pH7.5。经培养发酵后，酯酶酶活达到14.16U/L，比优化前提高了近10倍。
（2）比较几种常见的固定化细胞方法，选择了以戊二醛交联法微杆菌细胞的方法。可以保留94.81%的剩余酶活。对固定化操作条件进行优化，确立了如下的固定化操作方法：戊二醛终浓度80mM，交联1.5h，pH7.0的缓冲液体系。进一步考察固定化细胞的性能发现交联细胞和固定化细胞均在pH8.0和45℃有最佳的酶活。固定化细胞pH6.0-9.0及温度40℃，50℃，60℃下，细胞稳定性均比游离细胞高。固定化细胞在重复操作8次后仍有67%转化率，且在4℃下储藏42天后仍有44.34%的剩余酶活。
（3）合成磁性壳聚糖Fe3O4纳米材料，并对合成材料进行表征，证实了合成材料含有Fe3O4和壳聚糖，材料具有晶型结构，且其比饱和磁化强度为51.67emu/g。对固定化条件进行优化，发现采用pH7.0，0.1M的磷酸盐缓冲液体系，在摇床振动吸附4h后，每1.5g湿磁性材料可以完全固定10mg干重的微杆菌细胞。对固定化后的细胞性能进行表征：固定化后细胞的最适反应pH和最适反应温度都没有发生偏离，仍为pH8.0和45℃。而固定化细胞在30℃,40℃，50℃下，细胞稳定性均好于游离细胞。说明磁性Fe3O4/CS纳米材料对微杆菌细胞无细胞毒性。固定化细胞在重复操作10次后仍有70%转化率。