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L-异亮氨酸是人体必需的八种氨基酸之一,同时又是三种支链氨基酸之一,是合成人体激素、酶类的原料,具有促进蛋白质合成和抑制其分解的效果,在人体生命活动中起着重要作用[1]。L-异亮氨酸现已被广泛运于生物医药、组织工程、光化学、电化学、食品工业、化妆品等领域[2,3],在国外,还将其大量用于乳牛催乳以及饲料添加剂[4],以及将L-异亮氨酸添加到饮料中生产功能饮料等[5]。本论文以一株能在胞外大量积累L-异亮氨酸的乳糖发酵短杆菌（Brevibacterium lactofermentation）为生产菌株,以L-异亮氨酸的高产量,高得率和高生产强度为目标,对L-异亮氨酸的发酵过程进行了一系列的优化。主要研究结果如下:1研究了溶氧对Brevibacterium lactofermentation分批发酵生产L-异亮氨酸（Ile）的影响,提出了前12 h恒700 r/min以维持溶氧在35%以上,12 h后调至600 r/min以维持溶氧在1520%的两阶段供氧控制模式。与对照相比,获得了较高的产率（0.094 g/g）和糖耗速度（4.76 g/L·h）,在较短时间内（56 h）获得较高的Ile产量（23.3 g/L）,比单一搅拌转速（600 r/min）时的产量提高了11.6%。生产强度（0.448 g/L·h）比恒定搅拌转速（500、600、700、800 r/min）控制下的过程分别提高了83.6%、28.7%、44.9%、35.7%。为了确定溶氧分阶段和pH分阶段相结合的控制方式是否可以提高异亮氨酸的产量,对不同的控制模式进行了比较,结果表明,溶氧与pH相结合的控制效果并非简单加和性,溶氧分阶段与恒定pH 7.2的控制方式更适合异亮氨酸的生产,在52 h时产量达到23.9 g/L。2不同初始葡萄糖浓度下,细胞生长和异亮氨酸的合成具有显著差异:较高的初始葡萄糖浓度（140 g/L）可延长细胞生长持续时间,但降低了异亮氨酸对葡萄糖得率（0.131 g/g）;较低的初始葡萄糖浓度（100 g/L）能提高异亮氨酸的得率（0.148 g/L）;通过分批补料流加不同量的葡萄糖,合适的补糖（60 g/L）可以延长菌体的生长时间,提高菌体的浓度（OD562为1.273）,增加异亮氨酸的产量（23 g/L）,但过高和过低的补糖量的异亮氨酸生产强度较低;通过恒定速率流加可以有效控制菌体浓度,避免菌体生长过盛,使最终碳流较多流向异亮氨酸产量（24.5 g/L）,并得到较高得率（0.154 g/g）。在上述分析基础上,提出了恒速流加策略:当残糖浓度低于15 g/L时,控制恒定流速3.33 g·L-1·h-1,补糖量为60 g/L。3研究了不同温度下B.lactofermentation对异亮氨酸分批发酵的影响,综合分析发酵过程各动力学参数,得到异亮氨酸分批发酵的最佳温度控制策略:在发酵初始阶段（0-12 h）发酵温度控制在31℃以维持较高的菌体生长速率和异亮氨酸合成速率;发酵中期（13-48 h）将发酵温度降到28℃以获得代谢流强化和细胞衰亡之间的最佳平衡;发酵后期（49 h后）维持26℃直至发酵结束。采用这一最佳温度控制轨迹,异亮氨酸产量（27.7 g/L）、对葡萄糖产率（0.78 g/g）和生产强度（0.462 g/L·h）则分别提高了11.3%、21.9%和18.8%。并对不同温度及温度三阶段控制方式下异亮氨酸生物合成代谢网络的通量分布进行分析,发现低温时通过TCA循环的代谢流量减少,流向副产物氨基酸的流量增加。随着温度的升高,通过TCA循环的代谢流增加,流向副产物氨基酸的量减少。但温度过高又会造成TCA途径的流量过大,流向L-异亮氨酸的流量减少,导致异亮氨酸的产量不高。三阶段温度转速控制时,更多的碳通量流向EMP途径和TCA循环,经过ASA进入Thr的碳通量也相应有所增加,直接导致了流向异亮氨酸的碳通量的增加,进而提高了异亮氨酸的产量（提高幅度达11.3 %）。