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蛋白质谷氨酰胺酶(Protein-Glutaminase, PG, EC3.5.1.44)是属于谷氨酰胺酶一类新酶种,只对蛋白质或多、短肽上的侧链氨基起作用,在提高植物蛋白特性如溶解性、起泡性等方面具有明显作用,在食品工业上有极大应用前景。目前国内产蛋白质谷氨酰胺酶(PG)的菌株产量低、酶活低,限制了PG的工业化生产。为提高PG酶活,本文以产PG的解朊金黄杆菌Q9、Y8作为研究对象,建立不同体系的发酵方法,紫外诱变方法、亚硝酸钠(nitrite, NIT)诱变方法；为了提高初筛过程中筛选与检测的效率,.本文同时研究了高通量筛选与检测方法,目的以传统诱变与高通量筛选相结合的方式快速筛选目的菌株,为实现PG工业化奠定基础。本研究得出的主要结论如下：(1)不同发酵体系方法的建立微量发酵(初筛体系)：48深孔板每孔装液量为1mL,培养14h后测定酶活,发酵变异系数仅14.7%；复筛体系(试管体系)： 复筛体系选用规格为25mm×100mm的粗试管,装液量为3mL,培养12h后测定酶活；诱变验证(摇瓶体系)：摇瓶装液量为20mL/250mL,培养12h测定酶活；选取酶活高且遗传稳定性良好的菌株作为下一轮诱变的出发菌株。(2)从微量发酵到摇瓶验证的发酵放大发酵体积从48深孔板的1mL逐级扩大,放大3倍至试管发酵,放大20倍至摇瓶发酵,深孔板发酵体系与装液量为3mL试管发酵结果相关系数R2=0.73；与20mL/250mL摇瓶发酵相关系数R2高达0.78,装液量为3mL试管复筛体系与20mL/250mL摇瓶相关系数R2达0.9以上,三种逐级放大发酵体系稳定且相关性高,多孔发酵用于诱变初筛可提高筛选速度,节约实验成本。(3)物理及化学诱变育种方法的建立紫外诱变方法：出发菌株Y8,辐照距离30cm,诱变时间10s,致死率为99.31%,正突变率为33%,初筛样本量共650株,酶活最大幅度提高150%;出发菌株Y8,辐照距离45cm,诱变时间10s,致死率为80%,正突变率为35%,初筛样本量共557株,酶活最大幅度提高145%；NIT诱变方法：出发菌株Q9,最佳作用条件：NIT浓度0.6mg/mL,致死率为99%,正突变率为30.4%。初筛中样本量400株,酶活最大幅度提高88%。(4)高通量筛选及快速酶活检测方法甲胺压力筛选方法：在固体LB培养基或液体培养基中添加0.04%-0.05%的甲胺可抑制解朊金黄杆菌单菌落的生长,将甲胺压力筛选应用到紫外诱变的初筛中,在甲胺液体培养基中生长出的单菌落其酶活高于出发菌株的准确率为65%,明显提高了筛选得到正突变率菌株的概率。快速检测酶活方法：通过借助酶标仪动态检测96孔板中PG与底物产生氨的最大速度ΔmaxV,对于不同浓度的标准PG样品,ΔmaxV与酶活间呈显著正相关(R2=0.999),故可用ΔmaxV代替酶活进行快速测定。选用96孔板作为快速测量体系,标准PG样品与发酵液在96孔板内部60孔中ΔmaxV变异系数分别为10%与18%。利用该方法进行亚硝酸钠(nitrite, NIT)诱变,初筛中随机选择的菌株其酶活与AmaxV相关系数R2达0.89。(5)诱变库的建立及高产菌株获得与鉴定紫外诱变三轮,得到的高产菌Y8-UV3-80438,传代8次平均酶活0.9U/mL,相比出发菌株Y8稳定提高125%,Y8-UV3-80412传代8次平均酶活0.93U/mL,相比出发菌株Y8稳定提高133%,NIT诱变三轮得到Q9-NIT3-121412,稳定性良好,传代变异系数为8%,酶活相比于出发菌株至少提高了63%。Y8-UV3-80438. Y8-UV3-804122、Q9-NIT3-121412经PCR测序结果显示其PG酶核苷酸序列未发生改变、氨基酸序列同样未发生改变,诱变位点可能出现在基因的非编码区。