通过有机高分子化合物对磁性纳米颗粒的修饰，得到比表面积大、超顺磁性、表面易功能化修饰的金属离子络合磁性纳米颗粒，以其为载体得到的固定化酶在催化体系中几乎没有传质阻力，且能够通过外加磁场对固定化酶进行分离、再利用。而且，传统的酶固定化技术为非定向固定化，易存在酶活性中心被破坏或阻挡、催化反应传质阻力过大、反应条件苛刻、酶易脱落等缺点。为此，通过生物信息学分析酶结构，利用酶分子表面的供电子氨基酸与载体金属螯合配体的配位作用力，针对性地设计了一种酶定向固定化的方法，以期获得具有高催化性能的固定化酶。本文以自制的金属离子络合磁性纳米颗粒（AMNPs-ECH-IDA-Metal ions）为载体，定向固定化了来自家族1的β-葡萄糖苷酶（BGL），并研究了固定化酶的酶学性质。主要研究内容及结果如下：　　(1) AMNPs-ECH-IDA-Metalions制备及其表征。通过化学共沉淀法制备磁性纳米颗粒（MNPs），然后对MNPs进行金属离子络合功能化修饰。X射线衍射（XRD）对MNPs表征证实MNPs为高纯度Fe3O4反尖晶石型晶体，晶体平均粒径为11nm；傅里叶红外光谱（FT-IR）对AMNPs-ECH-IDA表征表明AMNPs-ECH-IDA成功包埋MNPs颗粒并且得到羧基化修饰；振动磁强计（VSM）对AMNPs-ECH-IDA-Co2+表征证实AMNPs-ECH-IDA-Co2+具有超顺磁性，且拥有较高的饱和磁矩；能谱仪（EDS）图谱证实 AMNPs-ECH-IDA-Co2+成功络合钴离子，扫描电镜（SEM）分析显示制备的载体AMNPs-ECH-IDA-Co2+为单分散性较好、颗粒均匀、表面粗糙的球状颗粒。　　(2)通过生物信息学分析来自家族1的BGL结构。获得BGL酶分子的氨基酸组成及带有各种活性基团的氨基酸残基数目，运用CCP4MG蛋白质结构分析软件进一步分析了BGL分子的三维构象。结果显示，BGL分子由两个中心对称的亚基构成，亚基是由8个α/β构成的“TIM桶状结构”，其中8个β折叠平行排列围成“桶状结构”的内壁，8个α螺旋通过无规则卷曲与之相连，平行排列在β折叠外侧。BGL的催化活性中心位于“桶状结构”内壁的β折叠上，而底物结合结构域位于肽链C端。分析各种功能性氨基酸残基在BGL分子中的含量及分布情况。结果显示，咪唑基含量适中，且空间集中分布在远离催化活性中心的α螺旋外表面。为此，选取组氨酸残基作为固定化位点，通过组氨酸与 AMNPs-ECH-IDA-Co2+表面的钴离子形成配位键达到定向固定化。通过此策略优化制得的固定化BGL，蛋白比活为游离BGL的117％，验证了生物信息学分析结果。　　(3)以AMNPs-ECH-IDA-Metalions为固定化载体，研究不同固定化条件下其对BGL的固定化效果。通过单因素优化，以AMNPs-ECH-IDA-Co2+为载体得到最优固定化条件为，在25℃，pH6.0的条件下固定化5小时，得到的固定化BGL的载体载酶量为1.81 mg/g载体，固定化酶蛋白比活力为641.7 U/g蛋白质，固定化率为47.9％，固定化酶相对比活为117％。　　(4)固定化BGL和游离BGL的酶学性质。对固定化BGL的催化反应动力学研究表明，固定化BGL催化水解pNPG的活化能为39.983 kJ/mol，相对于游离BGL降低了30.3％；固定化BGL和游离BGL的Km值分别为0.904 mmol/L和0.891 mmol/L，固定化BGL的Vmax与游离BGL的变化不大；固定化BGL的热稳定相对于游离BGL有显著提升，在70℃处理90min后，游离BGL完全失活，而固定化BGL仍保持高达82.5％的相对酶活；固定化BGL在连续使用15个批次后，其相对酶活仍高于90％，显示出了良好的操作稳定性。纤维二糖催化水解功能验证实验表明，BGL经过固定化具备了更高效的催化性能，同时表明其拥有较大的工业化应用前景。