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α-酮-β-甲基正戊酸（KMV）是多个合成领域中重要的中间体,在医药和化学合成领域具有广泛的研究与应用。与化学法相比,生物转化法利用酶的高选择性和高效性,以及对环境友好的特点,更有利于工业化α-酮酸的生产。全细胞转化法不仅可以维持膜酶的稳定性,而且有利于产物的分离。本研究以大肠杆菌E.coli BL21（DE3）为宿主菌,比较了分别表达L-氨基酸脱氨酶基因laad、pma、pm1和aad的重组大肠杆菌全细胞转化L-异亮氨酸（L-Ile）的能力,选取对L-Ile催化活性最高的重组大肠杆菌进行培养条件优化和全细胞转化反应条件优化,并对L-氨基酸脱氨酶基因进行分子改造,提高了全细胞转化L-Ile生产KMV的产量。论文主要研究内容如下:（1）成功构建了重组大肠杆菌E.coli BL21（p ET-20b-laad）、E.coli BL21（pET-20bpma）、E.coli BL21（p ET-20b-pm1）和E.coli BL21（pET-20b-aad）,这些菌株分别含有L-氨基酸脱氨酶基因laad、pma、pm1、aad。其中laad来自产黏变形杆菌Proteus myxofaciens,pma和pm1均来自奇异变形杆菌Proteus mirabilis,aad来自普通变形杆菌Proteus vulgaris。将这四株可分别合成L-氨基酸脱氨酶LAAD、PMA、PM1、AAD的重组大肠杆菌进行全细胞转化L-Ile实验,发现表达pma的重组大肠杆菌对L-Ile全细胞催化活性最高,因此选取重组大肠杆菌E.coli BL21（pET-20b-pma）作为研究对象。（2）在摇瓶上对重组大肠杆菌E.coli BL21（pET-20b-pma）进行培养条件优化,确定最佳培养条件为:种子液最适培养时间为10 h;诱导剂IPTG的最适添加浓度约为0.2mmol×L-1;最适诱导温度为37℃;当菌体OD600值为1.0左右时添加诱导剂IPTG最为合适,且最适诱导时间为4.5 h。在该条件下,全细胞转化反应速率可达到9.41 g×L-1×h-1。（3）对重组大肠杆菌E.coli BL21（pET-20b-pma）进行了全细胞转化反应条件优化,确定最佳全细胞转化反应条件为:最适反应p H为8.5;最适反应温度为30℃;最适细胞量（DCW）为1 g×L-1;最适底物浓度为800 mmol×L-1;最适转化时间为22 h24 h。在该条件下,KMV产量可以达到94 g×L-1,底物转化率可以达到90%。（4）利用易错PCR技术对L-氨基酸脱氨酶基因pma进行随机突变,构建突变库并进行高通量筛选,最终获得两株正向突变株5/13-26和7/23-6。在900 mmol×L-1 L-Ile条件下,初始菌全细胞转化L-Ile后的KMV产量仅为90 g×L-1,底物转化率为77%,而突变株5/13-26和7/23-6的KMV产量分别可以达到97 g×L-1和102 g×L-1,分别要高于对照菌8%,13%,底物转化率分别可以达到83%和87%。（5）根据筛选得到的正向突变株L-氨基酸脱氨酶的突变位点,选择对突变株7/23-6的L-氨基酸脱氨酶第209位谷氨酸进行饱和突变,筛选得到正向突变株E209Q,其全细胞转化900 mmol×L-1 L-Ile生成的KMV产量可以达到104 g×L-1,底物转化率可达到89%。