L-丙氨酸是一种人类非必需氨基酸,在食品、日化、医药和化工等方面均有很重要的应用。在工业上,L-丙氨酸的制备主要采用发酵法,也可以通过L-天冬氨酸β-脱羧酶（ASD）催化L-天冬氨酸的酶法制备。本研究开发了一种以马来酸为原料生物合成L-丙氨酸的三酶体系绿色生产新工艺,该体系成本低,满足手性的高光学纯度,克服了发酵法产物提取复杂的缺点,同时为多酶级联催化提供了一种兼顾催化能力和细胞生长负荷的有前途的策略。主要研究结果如下:（1）对不同来源的ASD酶的酶学性质进行了研究和比较。筛选并鉴定了一种新型的不动杆菌属A.tandoii来源的高活性菌株At ASD,酶学性质分析显示,At ASD的最适反应温度为55℃,最适反应p H为5.0,比酶活为273.1±1.4 U·mg-1。因为ASD酶是三酶级联反应的关键酶,进一步分析比较了假单胞菌P.dacunhae 21192、假单胞菌P.dacunhae 19121、不动杆菌属A.radioresistens来源的ASD,结果显示Pd19121ASD酶活最低、Ar ASD可溶性表达最少、Pd21192ASD的全细胞催化结果最好。在辅因子依赖性和与其他两种酶（Mai A酶和Asp A酶）协同作用的基础上,最终选择了假单胞菌P.dacunhae 21192来源的Pd21192ASD进行三酶体系催化。（2）构建了两种重组菌,分析比较了表达效果和催化效率,筛选出最佳菌株E.coli BL21（DE3）Δfum AC-T7-RBS/Asp A/p RSFDuet-l-ASD-Mai A。对全细胞催化工艺进行优化,在p H 7.5、37℃、200 r·min-1条件下,OD600=20的重组菌细胞催化不同浓度的马来酸,转化率都达到95%左右,在催化过程中,几乎没有中间产物L-天冬氨酸、富马酸的积累,反应系统的最大产量达到255.4 g·L-1,最高产率达到28.2 g·（L·h）-1,皆高于文献报道的发酵法与酶法产率。（3）对Pd21192ASD进行半理性设计分子改造,获得最佳突变体E88R。突变体E88R纯酶在最适条件下比酶活达481.2±3.7 U·mg-1,比野生型高2.1倍;在p H 7.5条件下突变体E88R纯酶比酶活为199.1±2.1 U·mg-1,较野生型提高了1.9倍;突变体E88R的稳定性在碱性条件下也有一定的提高。E.coli BL21（DE3）Δfum AC-T7-RBS/Asp A/p RSFDuet-l-ASD/E88R-Mai A菌株在p H 7.5、37℃、200 r·min-1条件下OD600=20的生物量催化不同浓度的马来酸,转化率达到96%以上,最大生产速率达到43.2 g·（L·h）-1,比野生型高1.5倍。