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麦芽七糖（Maltoheptaose）是由7个葡萄糖基通过α-1,4糖苷键连接而成的直链麦芽寡糖,与麦芽三糖、四糖相比,具有更低渗透压,更高黏度,更好保湿作用,更强成膜性能。此外,麦芽七糖还具有包埋小分子功能,可广泛用于食品、医药、化妆品等领域。酶法制备麦芽七糖具有反应条件温和、绿色环保等优点,逐渐成为研究热点。环糊精酶可水解β-环糊精中α-1,4糖苷键,使β-环糊精发生开环反应,从而特异性生成麦芽七糖。本研究通过序列比对分析和蛋白质同源建模,挖掘两种环糊精酶基因在大肠杆菌中进行重组表达及酶学性质研究,并对制备麦芽七糖性能进行表征和条件优化。然后,选取Thermococcus sp.B1001来源的环糊精酶基因tscd在枯草芽孢杆菌中重组表达、纯化和制备麦芽七糖。最后对重组枯草芽孢杆菌摇瓶优化和3-L罐发酵。主要研究结果如下:（1）环糊精酶的基因挖掘、重组表达及酶学性质研究:通过序列分析及不同特异性的环糊精酶特征分析,发现高特异性环糊精酶在序列结构上比一般环糊精酶多一段N’结构域,该区域与酶分子构成完整催化结合凹槽,不需要通过寡聚化就能结合催化环糊精水解,此外,N’结构域限制了淀粉等长链分子的结合,使得环糊精酶对环糊精的水解专一性提高。选取了具有N’结构域的Thermococcus sp.B1001和Thermococcus litoralis来源环糊精酶基因在大肠杆菌中克隆表达,热处理和镍柱纯化后纯酶比活分别为1208.04 U·mg-1和409.06 U·mg-1,最适温度均为为90℃,最适pH分别为5.5和6.0,在90℃下的半衰期分别为120 min和60 min,在pH 8.0和6.5条件下稳定性最好。在α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精、可溶性淀粉和普鲁兰多糖5种底物中,两种酶TsCDase和TlCDase对环糊精都有很好的特异性,最适底物分别为β-环糊精和γ-环糊精,而对可溶性淀粉和普鲁兰多糖均没有水解活力。（2）TsCDase制备麦芽七糖性能表征和条件优化:通过加酶量,反应时间,初始pH,底物浓度等优化,确定最适酶转化条件:以80 g·L-1β-环糊精为底物,反应温度为90℃,反应pH为5.5-6.0,Ts CDase加酶量为25 U·g-1底物,反应时间为4 h时,麦芽七糖得率为81.19%和85.95%,七糖占产物麦芽寡糖的比例为95.24%和92.92%。（3）环糊精酶基因tscd在枯草芽孢杆菌中重组表达、纯化与应用:构建了重组菌B.subtilis WS9/pUB110-tscd,摇瓶发酵24 h后测得胞内酶活为5.9 U·m L-1,SDS-PAGE结果显示在大于66 kDa处有对应条带,表明来源于环糊精酶基因tscd在枯草芽孢杆菌中成功表达。环糊精酶纯化后的比活为637.95 U·mg-1,低于大肠杆菌表达的环糊精酶。以80 g·L-1β-环糊精,反应温度为90℃,反应pH为5.5,加酶量为25 U·g-1底物,反应4 h时,麦芽七糖得率为82.33%,七糖占产物麦芽寡糖比例为94.55%,与大肠杆菌的酶转化结果基本一致。（4）重组枯草芽孢杆菌发酵条件优化:摇瓶优化后最优培养基为安琪玉米浆10 g·L-1,酵母浸膏10 g·L-1,甘油5 g·L-1,Mg2+1 mmol·L-1,K2HPO4·3H2O 16.43 g·L-1,KH2PO4 2.31g·L-1,该条件下重组酶活力达到13.93 U·mL-1。以摇瓶优化结果为基础,重组菌3-L发酵罐产酶,当补料培养基中的碳源为400 g·L-1葡萄糖,氮源为50 g·L-1安琪玉米浆和50g·L-1酵母浸膏,发酵70 h后,酶活达到最高,即总酶活为481.75 U·m L-1,胞内酶活为390.83 U·mL-1,胞外酶活为90.92 U·m L-1,约为摇瓶优化结果的34.58倍。