γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)是生物体内一种具有重要生理功能的内源性非蛋白质氨基酸,广泛应用于医药、保健品、食品和饲料行业中。本论文构建了高效催化谷氨酸为γ—氨基丁酸的工程菌并优化全细胞转化体系,最后探讨了转化液的低温结晶工艺。首先,构建了高谷氨酸脱羧活力的工程菌。通过克隆不同乳酸菌的谷氨酸脱羧酶基因以及采用不同拷贝数的表达质粒构建大肠杆菌工程菌。根据全细胞催化效率,选择来源于乳酸乳球菌的gadB基因,中拷贝的PDB1S作为表达载体的工程菌E.coli BW25113/PDBlS-LigadB为出发菌株。该菌株在1 M Glu溶液中37 ℃转化5 h,GABA 产量可达 77.32 g/L。其次,建立了高效的全细胞转化体系。通过单因素实验优化培养条件及转化体系,确定采用在30 ℃条件下培养16 h工程菌10 OD在2 M GLU水溶液中,催化效率最高,转化6 h GABA产量达到203.47 g/L,转化效率为4.23 g/L/h/OD。菌体重复利用试验表明,该工程菌至少可以重复利用三次,批次菌体的GABA产量达到519.27 g/L,菌体催化效率为8.87 g/OD。此外,培养基组分优化试验表明,添加适量VB6,GABA转化效率提高至62.59 g/L/h。最后,探讨了转化液的低温结晶工艺。通过均匀设计实验和偏最小二乘二次多项式回归分析得出最佳脱色条件为:添加2.05%的活性炭、温度为40℃、脱色29.4 min,脱色率为95.71%,GABA保留率为90.09%。脱色液膜过滤过程中GABA损失率为2.99%。经三次浓缩与结晶(4℃),最终晶体得率为87.88%、晶体纯度达到98.44%、GABA 得率为 86.1%。