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低聚龙胆糖是一种具有益生功能的新型功能性低聚糖,其含有的β-1,6葡萄糖苷键不易被人体消化降解,有利于双歧杆菌和乳杆菌等肠道微生物的生长。目前只有日本能够大规模生产低聚龙胆糖,我国仍处于起步阶段。一种性能良好的β-葡萄糖苷酶对于生产低聚龙胆糖至关重要。本研究在枯草芽孢杆菌中成功重组表达β-葡萄糖苷酶基因TsBgl1A,对其表达的β-葡萄糖苷酶TsBgl1A生产低聚龙胆糖的条件进行了优化。之后通过定点突变获得三个转化率提高的突变体,结合突变位点的三维空间位置从转苷/水解比、动力学参数等方面分析了突变体转化率提高的原因,最后对最优突变体G224A进行了摇瓶优化和3-L罐发酵条件的初步摸索。主要研究结果如下:（1）热袍菌Thermotoga sp.KOL6来源的β-葡萄糖苷酶基因TsBgl1A成功在B.subtilis WS11中重组表达。进一步对重组酶的酶学性质进行探究,测得其最适温度和最适pH分别为90℃和6.0,重组酶具有良好的温度稳定性和pH稳定性;重组酶对四种二糖底物和pNPG具有良好的水解活力。（2）分别探究了不同条件对重组酶制备低聚龙胆糖的影响,确定最优酶转化条件:反应温度80℃,pH 6.0,加酶量为500 U·g-1,底物浓度为1200 g·L-1,反应时间为24 h,此时的转化率最高可达到14.86%,低聚龙胆糖的最高产量为175 g·L-1;基于低聚龙胆糖的工业化生产考虑,选择底物浓度为800 g·L-1的葡萄糖为最佳底物浓度时,重组TsBgl1A制备低聚龙胆糖的转化率为10.41%。（3）通过对重组酶的结构进行分析,发现G224位点极有可能对重组酶的转糖苷活性产生影响,针对该位点设计构建了10种突变体并成功表达。在野生型酶的最佳酶转化条件下,探究突变体生产低聚龙胆糖的能力,发现了其中三株突变体G224A、G224V和G224N的转化率较野生型有所提高,转化率分别为17.01%、14.14%和15.45%,是野生型的1.7倍、1.35倍和1.48倍。对突变体G224A、G224N和G224V产生效果的原因进行分析,从结构上看甘氨酸A和缬氨酸V均为小侧链的疏水性氨基酸,增加了与+1位点葡萄糖残基的相互作用力,使得酶更容易发生转糖苷反应。突变体G224突变成天冬酰胺N后,其对龙胆二糖的β-1,6键型的选择性有所提高。进一步检测突变体的酶促反应动力学参数,发现三株优势突变体对龙胆二糖的Km值相较于野生型明显下降,从野生型的3.68 mM下降到1.81 mM、2.39 mM和1.15 mM,这说明突变体对龙胆二糖的亲和力明显增加。此外,利用水/己醇的两相反应体系,测定酶的转苷/水解比,发现三株优势突变体的转苷/水解比率与野生型比有显著增加,这进一步说明了G224A、G224N和G224V三个优势突变体能够改变酶的转苷/水解比,提高酶的合成活性,最终使得低聚龙胆糖的转化率提高。（4）对优势突变体G224A进行摇瓶发酵优化和3-L发酵罐水平的高密度发酵的初步探索。突变体G224A在TB培养基中的发酵酶活为10.35 U·mL-1,摇瓶发酵的优化结果如下:当以15 g·L-1工业蛋白胨、5 g·L-1安琪玉米浆为组合氮源,以5 g·L-1葡萄糖为碳源,添加终浓度为1 mM的Ba2+离子时,摇瓶发酵24 h,酶活力最高可以达到16.32U·mL-1,之后在3-L发酵罐上进行了高密度发酵小试,依据摇瓶结果确定了发酵罐的初始培养基和补料培养基,扩大培养后的酶活可以达到297 U·mL-1,是未优化前的30倍,成功实现了突变体G224A重组菌的放大培养。