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β-淀粉酶可以从淀粉和糖原的非还原性末端切断相隔的α-1,4-葡萄糖苷键,主要产物为麦芽糖。β-淀粉酶在食品和医药领域应用广泛,目前工业上使用的β-淀粉酶主要从植物中提取,生产成本较高,限制了β-淀粉酶的应用。相比之下,利用微生物生产β-淀粉酶更具优势,但由于产酶水平低下,一直未能实现工业化生产。因此,本研究分别在大肠杆菌（Escherichia coli）、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）和地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）表达系统中实现了巨大芽孢杆菌（Bacillus megatherium）来源β-淀粉酶基因amyM的高效异源表达并研究了重组酶酶学性质,定点突变amyM基因的分解代谢物响应元件（catabolite responsive element,CRE）缓解了重组β-淀粉酶表达过程中受到的碳分解代谢物阻遏效应（carbon catabolite repression,CCR）,最后通过摇瓶发酵优化实现了β-淀粉酶的高产,为β-淀粉酶发酵生产的工业化提供了支撑。本论文主要内容和结果如下:1.B.megatherium 1514β-淀粉酶的异源表达构建了三株重组菌株ECTMH0、BAXMH0和BLXMH0,实现了B.megatherium 1514β-淀粉酶基因amyM分别在E.coli、B.subtilis和B.licheniformis中高效异源表达。三株重组菌发酵所得酶活均高于amyM基因来源菌B.megatherium 1514的发酵上清液酶活(13.3 U·mL-1),其中重组大肠杆菌ECTMH0仅在胞内表达β-淀粉酶,胞内粗酶活为760.5U·mL-1;重组菌BAXMH0和BLXMH0均能分泌表达β-淀粉酶,胞外酶活分别为636.1U·mL-1和226.7 U·mL-1。重组酶SDS-PAGE电泳分析表明其分子量约为57 kDa,与预测值一致。出于食品安全和处理成本的考虑,选择B.subtilis和B.licheniformis表达系统继续研究。2.重组β-淀粉酶的分离纯化和酶学性质采用亲和层析法对重组β-淀粉酶进行分离纯化。重组酶最适反应温度为50°C,在40°C以下较稳定;最适反应pH为6.0,在pH 4.0-6.0之间稳定性较好;Ca2+、Co2+对该重组β-淀粉酶具有激活作用,Zn2+、Mn2+、Cu2+、Fe2+和Fe3+对该酶有较强抑制作用;重组酶能够水解可溶性淀粉、糖原、麦芽糊精、马铃薯淀粉和支链淀粉,不能水解β-环状糊精,最适作用底物为可溶性淀粉。3.重组β-淀粉酶碳代谢去阻遏对amyM基因阅读框内的CRE（amyM-CRE）进行定点突变,同义替换其保守碱基,并将携带突变型amyM-CRE的重组质粒分别转化到B.subtilis和B.licheniformis中。amyM-CRE的突变在不同程度上缓解了重组菌代谢碳源所受到的CCR效应,重组酶的表达水平得到提高,其中携带突变了4个amyM-CRE保守碱基的重组枯草芽孢杆菌BAXMH4在利用可溶性淀粉诱导发酵时胞外酶活最高,达到5105.9 U·mL-1,比amyM基因来源菌B.megatherium 1514β-淀粉酶表达水平提高了384倍。4.BAXMH4摇瓶发酵优化对重组菌BAXMH4的发酵培养基和诱导条件进行优化,确定最佳发酵培养基组分为:3%（w/v）马铃薯淀粉,3.2%酵母粉,1.6%蛋白胨,10 g×L-1 NaCl。最佳发酵诱导温度为31°C,最佳诱导剂添加量和添加时间分别为1%和接种6 h后。经发酵优化后,重组菌BAXMH4胞外酶活达到12340.1 U·mL-1,比优化前提高了18倍,是amyM基因来源菌B.megatherium 1514胞外酶活的928倍。