葡萄糖异构酶（EC5.3.1.5），又名木糖异构酶，可以将葡萄糖、木糖、核糖等醛糖转化为相应的酮糖，是食品工业上的关键用酶。目前工业上主要利用葡萄糖异构酶将葡萄糖异构化为果糖进行果葡糖浆的生产。本实验室前期研究工作中，将来源于Thermobifida fusca的葡萄糖异构酶在大肠杆菌中表达，但是所获得的重组酶的催化效率较低，热稳定性较差。本研究以提高重组酶催化性质为出发点，尝试通过添加金属离子Co²⁺/Mg²⁺的方法，结合对重组菌进行固定化，实现该重组酶催化效率及热稳定性的提高，以期为其工业化生产奠定基础。主要研究结果如下：（1）以E. coli BL21（DE3）/pET-24a（+）-glu为出发菌株，在发酵培养基中添加Co²⁺/Mg²⁺(Mg²⁺浓度为5mmol L^-1，Co²⁺浓度为1mmol L^-1)。经摇瓶37°C培养后，不添加金属离子和添加Mg²⁺培养得到的葡萄糖异构酶（GI和M-GI）酶活分别为20.6U mL^-1、21.8U mL^-1，添加Co²⁺培养得到的葡萄糖异构酶（C-GI）的酶活达到38.4U mL^-1，同时添加Mg²⁺和Co²⁺培养得到的葡萄糖异构酶（MC-GI）的酶活为41.1U mL^-1。（2）将重组葡萄糖异构酶经过热处理、硫酸铵沉淀、阴离子交换层析后得到纯化的重组酶。对重组酶进行酶学性质研究发现，C-GI的催化效率为23.8U mg-1，是GI催化效率（12.1U mg-1）的1.97倍。在75°C下，GI的半衰期为1.5h，而C-GI的半衰期则为17.3h，提高了11.3倍；对于MC-GI，热稳定性得到进一步提高（24.0h）。添加Co²⁺培养后，重组T. fusca葡萄糖异构酶的催化效率及热稳定性同时得到了显著的提高，此现象为国内外首次报道。此外，结合蛋白的圆二色性和晶体结构模拟，对该重组酶的金属特异性进行了初步分析。（3）将培养基中添加Co²⁺和Mg²⁺进行培养的重组菌固定化，比较壳聚糖微球法、聚乙烯醇-海藻酸钠包埋法、微晶纤维素法及壳聚糖絮凝-戊二醛交联法的固定化效果，最终选择壳聚糖絮凝-戊二醛交联法。最佳固定化条件为：壳聚糖浓度为0.015%（w/v），戊二醛浓度为0.05%（v/v），交联时间为3h，硅藻土添加量为1g L^-1。所制成的固定化细胞酶活为2579U g-1，酶活回收率为70.5%，机械强度为1797g。（4）固定化细胞的最适温度为85°C，最适pH为8.0，75°C下的半衰期为29.1h，动力学参数Km值为676.9mmol L^-1。在应用方面，固定化细胞在70°C下重复使用8次后，转化率仍保持在42%以上。此外对固定化细胞进行了连续柱式转化反应，反应进行了19天，共转化1.9t葡萄糖/kg固定化细胞。