得益于高度支化的结构,树状葡聚糖具有良好的单分散性、保湿性、低消化性以及生物相容性,目前已被初步应用于食品、化妆品、生物医药和智能材料等领域。通过生物酶法可以合成结构可控的树状葡聚糖,弥补自然来源不足的同时也拓宽了应用范围。分支酶（BE）具有水解α-1,4糖苷键和引入α-1,6分支的催化特性,是改造和重塑糖链结构的关键酶制剂。本课题筛选出Thermococcus kodakaraensis KOD1来源的BE,设计一步法合成树状葡聚糖。在探究分支酶的酶学性质及催化机制之后,以麦芽糊精为底物制备树状葡聚糖并监测和调控其结构参数,最后对其理化性质进行表征。首先,利用基因工程对T.kodakaraensis BE进行克隆表达。通过Ni2+亲和层析纯化重组酶Tk BE,SDS-PAGE条带显示该酶的分子量约为80 k Da。酶学性质结果表明BE的最适p H为7.0,最适温度为70°C。动力学常数Km和率Vmax分别为1.49 mg/m L和1183.3mg/min/m L。以直链淀粉和支链淀粉为底物时,BE的支化/水解活性分别为59.7和73.6。其次,以不同DE值的麦芽糊精（DE6,DE12和DE19）为底物,使用BE进行修饰并分析产物的结构。BE可以通过链间转苷的方式,显著增加了产物的分子量和α-1,6键比例。链长分布结果表明,BE在催化过程中倾向于转移DP5-14的链段。通过分析产物转化效率,挑选出DE12麦芽糊精为最适底物。随后以DE12麦芽糊精为底物构建树状葡聚糖的合成体系。通过调控反应时间获得不同分子量和分支程度的树状葡聚糖。合成过程中,产物分子量呈对数增长,最终分子量为6.28×10~6g/mol,同时α-1,6键含量从4.2%增加至9.3%。链长分布表明DP＞24链段不断水解成短链段,作为后续反应的片段。以分子转子作为结构的探针,通过荧光分析进一步验证了合成过程分支单元和分子密度的增加,并构建了荧光强度与分子量的双对数方程。在结构参数的基础上,通过Meléndez-Waddell模型拟合树状葡聚糖合成中的结构变化。推导出在BE最大催化限度下,最终可产生平均链长为9,共计12级的层状结构。最后,对不同的树状葡聚糖理化性质进行表征。树状葡聚糖在室温下可溶解形成均一的乳白色溶液,通过透射电镜和原子力显微镜确定了葡聚糖在水溶液中呈现球形构象,粒径范围为30-65 nm,并且随分子量增加而增大。储藏稳定性结果表明,树状葡聚糖在酸热条件下出现降解现象,而在p H 5.0-11.0条件下可长期储存。树状葡聚糖溶液在一定剪切范围内剪切变稀,呈现典型假塑性流体。以线性多糖为对照,发现树状葡聚糖具有更优异的保湿性能,推测可能与支化结构中结合水形成稳定有序的氢键网络有关。