木质纤维素生物质是世界上储量最丰富的一种可再生资源,具有可持续性利用的优势。纤维素酶降解木质纤维素生产可发酵糖,通过进一步的生物炼制技术可得到高附加值产品。随着新冠疫情的发生,世界粮食危机逐渐凸显,以淀粉等可食性资源为原料的生物炼制技术面临新的挑战,因此利用可持续的木质纤维素为原料合成高附加值产品成为有希望的生物炼制技术。昆布二糖是一种由β-1,3糖苷键连接而成的还原性二糖,是一种具有优良功能的高价值寡糖。它可以作为透明质酸的前体物质应用于制药、化妆品行业,也可作为具有益生作用的健康食品添加剂。然而,天然产品的有限供应导致昆布二糖的价格居高不下。因此,开发一种高效、低成本、环保的昆布二糖合成技术具有重要意义。随着合成生物学的兴起,体外非细胞合成技术开始进入科学家的视野。体外非细胞合成技术可以脱离细胞体系,实现很多在细胞内难以实现的反应,并且操作简单,易用于工业化生产。在本文中,我们主要设计了利用体外非细胞合成技术催化纤维素生产昆布二糖的酶促催化系统。在该系统中,我们主要分为两个模块进行了研究,分别是以纤维素为底物生产纤维二糖的模块一和以纤维二糖为底物合成昆布二糖的模块二。我们首先筛选出了具有最优活性的纤维二糖水解酶CBHIK183A（EC 3.2.1.91）和被水解利用的效果最好的纤维素底物再生无定型纤维素（RAC）。利用CBHIK183A催化RAC生产纤维二糖的得率最高可达到55%。然后,我们利用纤维二糖为底物探究了昆布二糖的合成途径。我们选择纤维二糖磷酸化酶（CBP,EC2.4.1.20）和昆布二糖磷酸化酶（LBP,EC2.4.1.31）催化纤维二糖,成功获得昆布二糖,从纤维二糖到昆布二糖的最大转化率为49.3%。以此为基础,然后我们通过CBHI、CBP和LBP三酶级联反应催化RAC,成功获得昆布二糖。该催化体系无需额外添加辅酶和ATP,仅需要三种易获得的酶便可进行。经过条件优化,我们以10 g/LRAC为底物进行一锅法反应获得2.53 g/L的昆布二糖,转化率达到25.3%。此外,我们在反应过程中通过补加葡萄糖-1-磷酸（G-1-P）,使昆布二糖的转化率提高至35.6%。在探索的过程中,我们还寻找到一条新的昆布二糖合成途径,使用纤维糊精磷酸化酶（CDP,EC2.4.1.49）、CBP和LBP三酶级联反应催化纤维糊精,成功得到昆布二糖。我们以10 g/L纤维糊精为底物进行一锅法反应获得了 0.23 g/L的昆布二糖。这种以纤维素为底物的体外非细胞催化系统可以极大地降低昆布二糖的生产成本,并为木质纤维素的利用和其他二糖的生产方法提供了新的思路。