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糖原状α-葡聚糖（Glycogen-likeα-glucan,GnG）是一种酶法合成的高度支化的葡萄糖聚合物,其中的（α1→4）线性链由7%～10%的（α1→6）键作为分支点连接形成树枝状结构。GnG不仅可以作为食品加工配料,还可以作为蛋白质、不稳定活性组分和药物等的递送载体,在食品、化工和生物医学等领域具有应用前景。然而,GnG的分子结构与其功能性质密切相关,当其应用于不同的生理环境时,通常需要通过调控其精细结构以适应不同的应用场景。前期研究表明,蔗糖磷酸化酶（Sucrose phosphorylase,SP）可通过磷酸化作用将蔗糖转化为1-磷酸葡萄糖（Glucose-1-phosphate,G-1-P）,并在α-葡聚糖磷酸化酶（α-Glucan phosphorylase,GP）的聚合作用下将其中的葡萄糖残基连接至引物的非还原性末端,直至其可被分支酶（Branching enzyme,BE）利用并形成分支结构。此外,通过改变酶的比例或底物与引物的比例可以改变GnG的分子结构,但这些反应要素对GnG分子结构的调控机理尚不清晰。为了对GnG分子进行更加精确的理性设计,本研究选择SP、GP和BE为工具,探究反应要素的比例（酶的比例和底物与引物的比例）和引物的结构对GnG分子结构的调控机理,尝试构建使用蔗糖和高直链玉米淀粉调控GnG的分子结构的方法,为未来酶法合成更多具有明确结构的多糖奠定理论基础。主要研究内容及结果如下:1.合成工具酶的制备及合成方法的建立。首先对三种工具酶进行了克隆、表达、纯化以及基本的酶学性质表征。结果表明,来自Streptococcus mutans的耐热突变SP的最适温度为55℃,最适p H为7.0;Aquifex aeolicus来源的GP的最适温度为85℃,最适p H为6.5;A.aeolicus来源的BE的最适温度为75℃,最适p H为7.5。根据测量结果,确定了三酶协同合成GnG的方法中的反应温度和反应体系分别为55℃和p H 7.0的磷酸盐缓冲液。2.反应要素的比例对GnG分子结构的影响研究。通过改变酶的比例,制备的GnG具有相似的重均分子质量（9.20×10~6～1.03×10~7 Da）和不同的分支模式。随着GP与BE的酶活比例（GP/BE）的增加,GnG的平均链长由聚合度（Degree of polymerization,DP）7增加至DP 9,分子粒径由44.06 nm增加至54.12 nm。通过对不同时间的合成中间产物进行分析,发现随着GP/BE的增加,中间产物的平均分子质量从持续增长变为先增长后降低。此外,α-淀粉酶及β-淀粉酶的体外酶解结果表明,随着GP/BE比例的增加,α-淀粉酶水解率由54.26%增加至66.16%,然而β-淀粉酶水解率由29.53%降低至16.75%。通过改变底物（蔗糖）与引物（麦芽三糖）的摩尔比例,获得一系列重均分子质量在7.80×10~6～3.20×10~7 Da范围内的GnG,麦芽三糖的浓度与其重均分子质量的对数呈线性负相关（R~2=0.986）。3.引物的结构对GnG分子结构的影响探究。分别以BE处理前后的高直链玉米淀粉、普通玉米淀粉和蜡质玉米淀粉为引物合成一系列GnG。结果表明,当使用高直链玉米淀粉为引物时,GnG分子密度最高,达到341.58 g·mol-1·nm-3,同时其α-淀粉酶水解率（40.03%）最低;而以蜡质玉米淀粉为引物时,得到的GnG具有最低分子密度(175.81 g·mol-1·nm-3)和最高的β-淀粉酶水解率（37.03%）。4.GnG分子结构的调控方法研究。综合上述反应要素对GnG分子结构的调控机理,通过改变蔗糖与高直链玉米淀粉的质量比例（Su/HC）获得了重均分子质量在1.8×10~6～1.5×10~7 Da范围内的GnG,其重均分子质量与Su/HC呈线性正相关（R~2=0.998）。随着Su/HC增加,GnG的分子密度由410.34 g·mol-1·nm-3增加至1189.00 g·mol-1·nm-3;粒径由26.74 nm增加至64.84 nm,且其均匀性增加。