谷氨酰胺转胺酶(蛋白质-谷氨酸-γ-谷氨酰胺转移酶,EC2.3.2.13, Transglutaminase,简称TG)是一种催化酰基转移反应的硫醇酶,能催化蛋白质分子内或分子间的交联、蛋白质和氨基酸之间的连接以及蛋白质分子内谷氨酰胺基的水解,从而改变蛋白质的功能性质、改善蛋白质结构,并通过引入赖氨酸提高蛋白质的营养价值,在食品、医药等领域展现出了广泛的应用前景。TG酶来源广泛,其中,微生物来源的MTG显示出更为广阔的底物范围和更快的交联反应速度,具有更大的应用空间。本文以茂原链霉菌为出发菌株,主要从该菌种发酵合成MTG的代谢、高通量培养筛选方法的建立、菌落表观特征与酶活高低的联系、诱变育种、金属离子对MTG的影响、响应面法优化培养基等几方面进行了研究。主要结论如下：(1)在茂原链霉菌生长过程中,0-6h为延迟期,6-18h为对数期,18-39h为稳定期,39h之后为衰亡期。发酵0-6h体系中的pH值略微上升；9-24h,pH显著下降；24-33h,pH在波动中基本稳定；33h之后又上升。氨氮含量的变化规律为：在菌体长至对数期时,氨氮含量不断下降,在20h左右降至最低,随后逐渐上升。菌体对甘油的消耗量随发酵时间的延长而增大。当发酵至36h时体系中甘油已基本无残留。茂原链霉菌产MTG的规律为：菌体在发酵前期不产酶,从25h左右开始合成MTG,在28-40h酶活迅速飙升。40h之后酶活基本稳定。(2)茂原链霉菌试管发酵条件为：试管中发酵培养基装液量3mL,接种量100μL孢子液,30℃、200r/min条件下培养,在48-60h时间段测定酶活。96孔板发酵条件为：每孔发酵培养基装液量150μL,接入单菌落后,30℃、200r/min条件下培养72h后测定酶活。高通量筛选MTG高产株的流程是：96孔板大批量初筛——选出酶活较高的菌株用试管发酵复筛——摇瓶发酵确认,最终选定高产株。经实验证明,该方法具有较好的可行性,并且简便高效,大大提高了筛选效率。(3)在自然选育的过程中对单菌落形态进行了分类,定义了四种表面形态,馒头型、凹陷型、草帽型、平薄型；以及两种边缘特征：光滑型和毛糙型。经发酵比较,发现表面厚实饱满呈馒头型且边缘毛糙的菌落酶活最高,而表面平薄、边缘光滑的菌落酶活最低。根据这一形态鉴定法,通过摇瓶发酵,筛选出了一株酶活为6.33U/mL的高产株,比原始出发株提高了20.1%。由此推断茂原链霉菌单菌落表面纹饰特征及边缘特征与产MTG能力之间有一定的相关性,可据此建立一种根据菌落形态快速初筛高产株的方法。(4)茂原链霉菌紫外诱变最适条件为：孢子液经滤纸过滤后不稀释,诱变时间45-60s,诱变距离30cm,暗处理时间45min。经过多轮紫外诱变,从5356株菌中筛选出了高产株。其中酶活最高的达8.43U/mL,比原始出发株提高了2.4倍。微波诱变致死率与微波辐照时间长短呈正比,当辐照90s时,菌落几乎全部死亡。通过微波诱变共筛菌608株,获得的酶活最高的菌株为5.42U/mL,提高了59.4%。LiCl诱变致死率与LiCl浓度呈正比,最适诱变浓度为0.8%；当LiCl浓度达到1.2%时,菌落已全部死亡。(5)对Cu2+、Co2+、Mn2+、Zn2+、Ba2+、Fe2+等六种金属离子对MTG成品酶以及对菌株摇瓶发酵产酶的影响进行了初探。在0-1000mg/L浓度范围内,Cu2+、Mn2+、Co2+、Zn2+、Ba2+、Fe2+等六种金属离子抑制MTG酶活,且浓度越大,抑制作用越明显；但在低浓度范围内对酶活无影响。当在摇瓶发酵体系中添加1μg/mL金属离子后,除Zn2+外,其余离子对酶活的影响不显著。在低浓度范围内Zn2+能提高MTG活性。(6)利用响应面法对产MTG的发酵培养基进行了优化,借助Design-Expert软件通过实验数据拟合响应面模型,证明酵母膏和鱼粉蛋白胨是重要因素,并确定了最优化培养基配方为：甘油20g/L、酵母膏6.68g/L、鱼粉蛋白胨27.78g/L、MgSO4·7H2O2g/L、K2HPO4·3H2O2g/L、促进剂10g/L。