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葡萄糖氧化酶(Glucose oxidase,EC 1.1.3.4,简称GOD)是一种黄素糖蛋白。其分子为二聚体结构,含有两个亚基。GOD是一种需氧脱氢酶,能专一地氧化β-D葡萄糖为葡萄糖酸和过氧化氢。GOD是生物领域中至关重要的工具酶之一,因其可以与氧和葡萄糖发生催化反应,在食品工业、饲料工业、纺织、医药等行业有着极大的市场需求。但目前已经构建的GOD微生物生产菌株尚不能满足食品安全生产的要求,因此,构建满足食品级酶要求的基因工程菌株是目前的需求所在。在本团队的前期研究工作中通过分子改造获得了一株产GOD的重组毕赤酵母Pichia pastoris GS115-pPIC9K-GOD。但是由于毕赤酵母分泌表达葡萄糖氧化酶的过程中需要甲醇诱导,限制了其在食品等领域的应用。为构建高产GOD的食品级重组菌,本文将Aspergillus niger来源的葡萄糖氧化酶基因表达于解脂耶氏酵母(Yarrowia lipolytica),对重组菌的发酵条件进行了初步的探索,通过常压室温等离子体(ARTP)诱变获得了GOD高产突变菌,并对其酶学性质进行了研究。本论文主要结果如下:(1)黑曲霉葡萄糖氧化酶基因在Yarrowia lipolytica中的表达和发酵优化将Aspergillus niger来源的GOD基因通过克隆、连接至多拷贝整合质粒p INA1297,得到重组质粒p INA1297/GOD,转化宿主菌Yarrowia lipolytica Po1h。经筛选鉴定得到一株产酶能力较强的菌株Yarrowia lipolytica 1-28,其培养120 h酶活达到6.4 U·mL-1,是野生型黑曲霉分泌所得酶活的2.8倍。为进一步提高GOD产量,经单因素优化实验与正交实验得到重组菌株产GOD的优化后发酵培养基组成:甘油20 g·L-1,酵母膏2.64 g·L-1,氯化铵2.64 g·L-1,无水硫酸镁0.13 g·L-1,磷酸二氢钾0.32 g·L-1,维生素B1 3.34×10-4 g·L-1,初始pH值6.0,发酵温度28?C。优化后GOD产量得到明显提高,酶活达到11.0 U·m L-1,较优化前GOD产量提高了72%。在3 L发酵罐上,采用在摇瓶水平上的最优营养条件,进一步进行了pH控制和甘油流加策略的研究。在调控pH为5.0恒定,短时流加甘油量为30 g·L-1时,GOD酶活可达到81.6 U·m L-1,较摇瓶水平的最高产量提高了6.4倍。(2)常压室温等离子体(ARTP)诱变及高通量筛选葡萄糖氧化酶高产菌株用常压室温等离子体处理重组菌Y.lipolytica 1-28,将致死率控制在90%以上,确定ARTP诱变处理时间为30 s,60 s,90 s。结合高通量筛选方法,筛选得到产量明显提高的正向突变株T2,其摇瓶酶活达到15.8 U·mL-1,相比较出发菌株提高了44%。对突变菌株T2进行3 L发酵罐上的发酵培养,甘油补料为30 g·L-1,pH控制5.0,其培养96 h酶活可达到134 U·m L-1,相比较出发菌株提高了64.2%。突变株T2与出发菌株相比,其菌落形态以及显微形态都没有明显变化,遗传稳定性分析表明连续传代8次后其GOD产量稳定。(3)重组葡萄糖氧化酶的分离纯化和酶学性质研究通过硫酸铵沉淀法和HitrapTM Q FF柱纯化得到GOD,对分离纯化后的重组GOD进行了酶学性质研究,重组GOD的最适反应温度为30?C,最适pH为6.0,金属离子Mg2+、Mn2+、Ca2+对葡萄糖氧化酶的活力具有一定的促进作用,而Hg2+、Ag+、Cu2+对其酶活力有较明显的抑制作用。动力学参数KmA为36.45 mmol·L-1。