谷氨酰胺转胺酶(全称蛋白质-谷氨酸-γ-谷氨酰胺转移酶,R-glutaminyl-peptide:amine-y-glutayle-transferase, Transglutaminase,缩写TGase, EC2.3.2.13)能够催化赖氨酸的ε-氨基和蛋白质中谷氨酰胺残基的γ-酰胺基发生酰胺基转移反应,生成ε-(γ-谷酰胺)-赖氨酸异型肽键,使蛋白质发生交联,是一种极广泛应用于食品工业的一种添加剂,在医学、化妆品等领域也有着巨大的应用前景。目前TGase主要来源于微生物发酵,但是,由于微生物谷氨酰胺转胺酶(microbial transglutaminase, MTG)生产菌株轮枝链霉菌(Streptoverticilliumsp.)的生产能力有限,MTG的工业生产水平受到限制。此外,轮枝链霉菌是丝状菌,由于丝状菌液体发酵过程中容易抱起成团,导致其发酵过程和状态难以控制,也影响了MTG的生产水平。针对菌株生产能力低的问题,本文采用传统诱变方法结合高通量筛选体系进行菌种选育来提高酶活；针对菌丝缠绕成球的问题,本文探究了几种发酵促进剂对菌丝生长影响,以期通过改善生长状态提高谷氨酰胺转胺酶的发酵酶活。本文主要研究内容如下：为了提高菌种筛选的效率,本研究先建立了分别基于醋酸纤维素膜(CAF)和96孔板的两种高通量筛选方法。CAF高通量初筛时孢子萌发3天,固体发酵4天显色；96孔板初筛不经种子培养,采用直接发酵法培养3天。96孔板发酵控制接种菌落直径大小为2-3mm,培养条件为30℃ 200 rpm培养72 h。CAF显色为半定量的高通量初筛；96孔板发酵为定量筛选,比CAF显色更精确。经CAF和96孔板初筛的菌株进一步利用试管发酵复筛和摇瓶发酵验证。试管和摇瓶培养时间分别为48和39 h,培养条件为30℃200 rpm。本研究利用一至多轮紫外诱变结合高通量筛选方法,以经实验室自然选育的茂原轮枝链霉菌(Streptoverticillium mobaraense) STK-4为出发菌株,在14个月中一共从14000株左右的紫外诱变菌株中筛出5株备用高产菌株,其中MTG酶活最高的一株高产菌比其出发株的酶活提高了41%,比本实验所使用的最原始的菌株(2.7 U/mL)提高了将近1.3倍。应用本文建立的高通量筛选通路能够大大提高筛选效率,降低经济成本。因为菌体的生长状态极大地影响了次级代谢产物的产量,为了改善菌体的生长状态,提高代谢产物MTG的水平,本文初步探讨了明胶、琼脂、可溶性淀粉、罗望子、CM-羧甲基纤维素钠盐(CM)、果胶和蔗糖7种丝状菌分散剂对茂原轮枝链霉菌发酵代谢的影响。这7种添加剂均能不同程度地促进菌体分散,菌丝球周围游离菌丝变长和且增多,显微镜下菌丝球中心不透光区域减小。7种分散剂中果胶的分散效果最好,CM其次。果胶、CM能够使MTG产酶时间显著提前,与对照相比时间提前12 h左右；果胶和蔗糖能够使最终MTG酶活提高,与对照相比分别为10%和30%以上。此外CM、果胶和蔗糖都能促进酶原向成熟MTG的切割成熟过程。CM、果胶和蔗糖的最适添加浓度分别为0.5、3、100 g/L。其中果胶的添加浓度低(3 g/L),对菌体的分散效果最明显,使产酶时间提前12 h,MTG酶产量提高10%以上,且作用稳定,综合考虑果胶为本研究中最有效的分散剂。最后,研究对之前文献报道中的两种高效MTG发酵促进剂进行了验证试验。结果证明发酵一段时间后添加5 g/L的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)能够使MTG水平瞬间达到最高值,使发酵时间缩短了20 h以上。而多粘菌素(colistin和polymyxin B)对茂原轮枝链霉菌的生长无显著作用,也不能使MTG水平提高。本文立足MTG的工业生产菌株茂原轮枝链霉菌的菌种与培养,从菌种优化和寻找发酵促进剂两方面着手,在一定程度上解决了MTG发酵生产的难题,为MTG的研究提供了新思路。