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海洋细菌被认为是开发新型化合物最有潜力的来源之一,海洋环境的特殊性造就了海洋微生物及其代谢产物的多样性,因而是人们寻找与发现活性物质重要场所。其中,苏云金芽孢杆菌含有大量编码2,3-丁二醇脱氢酶的基因。2,3-丁二醇脱氢酶能够可逆地催化转化2,3-丁二醇和乙偶姻,是生物法制备2,3-丁二醇和乙偶姻的关键酶。目前对于2,3-丁二醇脱氢酶的挖掘研究仅停留在科学研究阶段,且可利用的高效菌株较少,亟待开发更有实际应用价值的菌株及基因。因此,挖掘新型的2,3-丁二醇脱氢酶并研究其催化性质具有非常重要的科研价值和应用价值。本文根据NCBI数据库中收录的2,3-丁二醇脱氢酶的信息,利用生物信息学的方法挖掘出苏云金芽胞杆菌中编码一种尚未表征的2,3-丁二醇脱氢酶基因bdh。利用基因工程技术将编码2,3-丁二醇脱氢酶的基因进行扩增并构建到原核表达载体pET-21a上,随后导入到大肠杆菌中进行诱导表达,利用阴离子交换层析的方法纯化得到2,3-丁二醇脱氢酶,并测定了氧化还原活性,详细研究了其酶学性质,初步探索了其固定化催化特性。研究结果:序列分析表明基因bdh编码的2,3-丁二醇脱氢酶属于中链醇脱氢酶家族,结构和功能分析该酶是一种新型的(2R,3R)-2,3-丁二醇脱氢酶。酶学性质测定其氧化反应最适pH为10.0,还原反应最适pH为7.5,具有广泛的pH值耐受性,在pH值为6-10的范围内显示出较好的酶活性;最适氧化温度和最适还原温度分别为50°C和35°C,在高达70°C的温度下具有较好的热稳定性,同时具有优异的储存稳定性;底物特异性表明该酶对(2R,3R)-2,3-丁二醇,meso-2,3-丁二醇具有较高的氧化活性,对(2S,3S)-2,3-丁二醇没有活性,对乙偶姻和丁二酮具有较高的还原活性,并且氧化活性高于还原活性,证明了其生产乙偶姻的潜在潜力。利用氧化石墨烯固定2,3-丁二醇脱氢酶效率较高,且固定化后保留了游离酶的大部分活性,可循环使用5次仍保留一定的活性,大大降低了经济成本。该研究不仅扩大了(2R,3R)-2,3-丁二醇脱氢酶的研究范围,还为苏云金芽孢杆菌生产对映体纯的2,3-丁二醇的定向进化工程提供依据,为工业化应用奠定了基础。