本论文主要研究对象是以大肠杆菌(Escherichia coli)为宿主的苯酚羟化酶基因工程菌(Phenol hydroxylase, PH_IND)。首先,考察了基因工程菌的粗酶特性；其次,利用该基因工程菌生物转化甲酚类化合物,鉴定其转化产物,推测其转化的代谢途径；最后,以邻甲酚为底物,利用表面响应法优化转化的反应条件。菌株(PH_IND)酶学特性研究结果如下：最适pH值为8.0、最佳温度为30℃。金属离子的酶活性抑制实验表明：Ca2+、Fe2+、Mg2+、Mn2+对酶活性基本上没有抑制作用,而Cu2+、Mi2+、Hg2+、Zn2+对酶活性具有明显的抑制作用。通过对该苯酚羟化酶的三维结构模建、评价,以及与甲酚类化合物分子对接模拟,计算得到甲酚与苯酚羟化酶的结合能,与酶动力学常数Km值一致,苯酚羟化酶与对甲酚的亲和力最大,间甲酚次之,邻甲酚最小。利用化学计量、高效液相色谱、质谱、及核磁共振等分析技术,对苯酚羟化酶基因工程菌生物转化甲酚的机理进行解析：从甲酚电荷分布角度分析,由于-OH供电子能力大于-CH3,所以该菌株对甲酚类化合物苯环的羟化取代反应应当集中于邻位；经HPLC、LC-MS、1H-NMR鉴定,确定邻甲酚转化生成3-甲基儿茶酚、对甲酚生成4-甲基儿茶酚、间甲酚则生成3-甲基儿茶酚与4-甲基儿茶酚的混合物。生物转化反应单因素考察结果显示,菌液OD600为2.0时,具有较好的转化效果。生物转化邻甲酚的时间曲线表明,其转化速率遵循一级动力学。利用表面响应法对生物转化邻甲酚的反应条件进行优化,其结果显示最佳的优化条件为：葡萄糖浓度为30mmol/L、pH值为6.46、邻甲酚的浓度为97.32 mg/L时,邻甲酚的生物转化率为87.5%、3-甲基儿茶酚的生成率为83.9%。