海藻糖在自然界中广泛存在于低等植物、细菌、真菌、酵母、昆虫及无脊椎动物中。海藻糖是一种非特异性的保护剂，它具有对生物大分子和生物体组织非特异性的保护作用，从而在分子生物学、医学、食品工业、化妆品工业、农业等领域有着广阔的应用前景，但由于其制取上的困难限制了它的广泛应用。目前海藻糖有多种制取方法，而酶转化法被认为是一种最有前途的海藻糖生产方法。本研究立足于利用海藻糖合酶酶法合成海藻糖，研究内容包括产海藻糖合酶菌株的选育及其培养特性的研究，海藻糖合酶的提取和纯化、酶学特性、酶的固定化及酶催化反应的研究，海藻糖的提取和精制等。 通过高温、高渗等条件从自然界筛选到一株产海藻糖合酶活性较高的菌株No.62，并以其为出发菌株，通过物理和化学诱变方法，得到一株优良的诱变株儿-2-24作为本实验的生产菌株。通过对其形态特征及生理、生化特性的研究，确定该菌株为芽胞杆菌(Bacillus sp.)。通过正交实验及响应面法优化确定了其产酶最佳诱导培养基的组成及培养条件，在此优化条件下对菌株进行培养，所得酶活力为48.82u/g湿菌体，比原始条件下的酶活力(36.75u/g湿菌体)提高了32.93％。 海藻糖合酶属于胞内酶，必须将细胞破壁使其释放到反应液中。本实验确定了脂溶法(甲苯破壁法)为破壁方法，得到最优的破壁处理条件：甲苯浓度2％、破壁温度35℃、料液比1:20和150r/min搅拌条件下反应2.5h。粗酶液经过Sephadex-G75和Sephadex-G200凝胶过滤柱，Pharmacia MonoQ阴离子交换柱层析后，通过SDS-PAGE电泳验证其纯度，得到两条亚基带，并测定它们的分子量分别为55000Da和50000Da，并对其酶学特性进行了研究。 对纯化后的海藻糖合酶以细菌纤维素为载体进行了固定化，研究表明，制备固定化酶的最佳条件是：戊二醛的浓度为4％，交联的pH值为8.0，交联的温度为15℃，交联的最佳时间为20小时，给酶量为24U/g载体。对固定化海藻糖合酶的反应条件进行了优化，其最佳反应条件为：反应温度43℃、pH7.8、反应时间24小时、麦芽糖溶液浓度10％，测定的固定化海藻糖合酶的半衰期为7天，定时连续采样测定转化率，用高压液相色谱仪(HPLC)分析，结果麦芽糖转化率平均为53.45％。 建立了细菌纤维素固定化海藻糖合酶的反应动力学模型，该模型以米氏方程为基础并考虑了产物竞争性抑制的影响。求得细菌纤维素固定化海藻糖合酶的固有参数米氏常数K<,m>为8×10<-4>mol/L，最大反应速度V<,m>为3.24×10<-5> mol/(L.S)。细菌纤维素固定化海藻糖合酶的扩散效率因子为：在此模型的基础上进行模拟，系统研究了产物竞争性抑制、内扩散限制、溶液中的宏观底物浓度、载体大小等因素对球形载体内部的底物、产物浓度分布的影响。产物竞争性抑制的存在将增加载体颗粒内的底物浓度，对效率因子的影响较小。底物内扩散系数或者反应体系中底物浓度增大时，载体颗粒内的底物浓度将增大。载体粒径增大，载体颗粒内的底物浓度减小。 本文还对海藻糖的分离纯化进行了研究。将实验所得的海藻糖粗液进行酸解实验，使得麦芽糖分解成单糖，海藻糖保留率达91.9％；而后采用活性炭柱分离，用去离子水和5％乙醇分级洗脱，可将单糖、麦芽糖和海藻糖分开，然后通过离子交换、超滤等步骤提取出海藻糖，其结晶纯度为97.8％。另外，通过高效液相色谱仪、旋光仪、傅立叶红外光谱仪几种测试手段，最终可以确认海藻糖合成酶将麦芽糖转化为D—(+)—海藻糖，即自然界中存在最多的α，α-型海藻糖。