蔗糖异构酶（Surcose Isomerase,SIase）能将蔗糖分子内的α-1,2-糖苷键转位形成α-1,6-糖苷键或α-1,1-糖苷键,从而得到异麦芽酮糖或海藻酮糖,根据其主产物不同也被称作异麦芽酮糖合酶或海藻酮糖合酶。异麦芽酮糖与蔗糖在甜度、溶解度等物理性质比较相近。相对于蔗糖而言,异麦芽酮糖具有防龋齿、预防糖尿病、抗疲劳、易吸收等特点。生物酶法制备异麦芽酮糖转化率较高,反应条件温和,产物易分离,符合绿色环保的要求。本研究基于前期构建的产蔗糖异构酶重组菌Brevibacillus choshinensis/pNCMO2-SI,通过对摇瓶和3-L罐培养条件进行优化,并进一步筛选启动子提高了酶产量。同时将蔗糖异构酶基因在宿主菌Bacillus subtilis WSH11中进行表达,同时比较两个表达系统的优劣性。主要研究结果如下:（1）通过摇瓶优化,确定了重组菌B.choshinensis/pNCMO2-SI最佳培养条件为:葡萄糖10 g·L^-1,多聚蛋白胨8.5 g·L^-1,牛肉浸膏8.5 g·L^-1,NH₄H₂PO₄ 2 g·L^-1,重组菌经过摇瓶发酵48 h,测得胞外上清酶活为98.4 U·mL^-1。进一步对3-L罐培养条件进行优化,确立了初始碳源为10 g·L^-1葡萄糖,初始氮源为15 g·L^-1多聚蛋白胨、15 g·L^-1牛肉浸膏,发酵温度为30℃的发酵工艺。用上述条件进行重组菌的3-L罐发酵,当发酵进行35 h时,此时胞外上清酶活达到275 U·mL^-1,是摇瓶优化后酶活的2.79倍。（2）为了进一步提高蔗糖异构酶的表达水平,探究了不同来源的启动子(枯草芽孢杆菌来源的启动子P_apr、P_npr、P_amy以及巨大芽孢杆菌来源的启动子P_xyl)对重组菌表达蔗糖异构酶的影响。通过摇瓶发酵获得最优启动子为P_apr,其对应重组菌BCpNapr-SI经过TM培养基摇瓶发酵48 h测得胞外上清酶活为85.1 U·mL^-1,其次为P_npr、P_amy,对应重组菌分别是BCpNnpr-SI、BCpNamy-SI,对应胞外上清酶活为80 U·mL^-1和73 U·mL^-1。木糖启动子P_xyl介导的重组菌BCpNxyl-SI发酵48 h酶活最低,为38 U·mL^-1。（3）对不同启动子重组菌发酵过程中氮源、添加剂等条件进行优化,确定了最优条件下的重组菌BCpNapr-SI、BCpNnpr-SI、BCpNamy-SI以及BCpNxyl-SI摇瓶发酵48 h后胞外上清酶活分别为137.0 U·mL^-1、126.3 U·mL^-1、110.6 U·mL^-1和47 U·mL^-1,分别是未优化摇瓶水平的1.61倍、1.58倍、1.52倍和1.23倍。基于上述实验结果,对含不同启动子重组菌进行3L罐发酵,其中启动子P_apr介导的重组菌BCpNapr-SI在发酵52 h时,胞外上清酶活达到485.5 U·mL^-1,是未优化前启动子的1.76倍。（4）分别以载体pHY300PLK-CGT和载体pBSMuL-LacZ为骨架,将蔗糖异构酶基因与其进行连接,构建重组质粒pHY300PLK-SI和pBSMuL-SI,将其分别转化枯草芽孢杆菌B.subtilis WSH11中得到重组菌BSpHY-SI和BSpBS-SI,在TB培养基中发酵48 h后测得胞外上清酶活分别为7.4 U·mL^-1和10.7 U·mL^-1。在摇瓶水平上对重组菌BSpBS-SI进行培养条件优化,结果表明最优培养条件为:豆粕粉16 g·L^-1,鱼粉蛋白胨8 g·L^-1,甘油8 g·L^-1,Mg²⁺1 mM。在该条件下,33℃恒温发酵48 h后测得酶活为20.4 U·mL^-1。基于上述发酵条件,对重组菌BSpBS-SI进行3-L发酵罐分析,补料培养基中葡萄糖150 g·L^-1,豆粕粉100 g·L^-1,鱼粉蛋白胨50 g·L^-1,溶氧与转速偶联控制溶氧DO值为30%。当重组菌BSpBS-SI发酵75 h时,菌体生长浓度OD₆₀₀达到115,此时胞外上清酶活达到209.5 U·mL^-1。