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作为一种常见的组成蛋白质的氨基酸,L-丝氨酸主要应用于食品、医药、化妆品等领域。生物体内,L-丝氨酸可以用于合成嘌呤、胸腺嘧啶、胆碱等前体,L-丝氨酸还可作为中间体,用于合成L-色氨酸、L-多巴、L-半胱氨酸等物质。L-丝氨酸合成方法中,酶法以良好的催化专一性、反应条件温和、易满足等优点成为生产和研究的主要方向。但是,酶法合成L-丝氨酸存在检测技术落后、转化率低、产酸量低、污染严重等问题,为了解决上述酶法合成L-丝氨酸工艺存在的技术难题,本文开展了详细研究并得出如下主要结论：(1)建立了一种新型的灵敏度高、重现性和选择性好的HPLC-ESI-MS测定氨基酸含量的方法。A流动相：0.01%甲酸水溶液,B流动相：乙腈：水=70：30(v/v),流速为1 mL min-1,采用Agilent Eclipse plus C18 (4.6mm×250mm×5μm)色谱柱,柱温30℃,进样量为10μL,UV检测波长为254 nm。洗脱梯度：0 min=90% A and 10% B,12 min=70% A and 30% B,20 min=52% A and 48% B,30min=100% B,29分钟内实现了15种氨基酸彻底分离及确认。(2)根据建立的HPLC-ESI-MS定量、确认氨基酸新方法,对15种氨基酸标准样品溶液的总离子流结果进行分析,发现PITC-AA产物离子具有从母核分子上失去NH3(17 Da)、H2O(18 Da)或CO+H2O(46 Da)离子的特征。对建立的HPLC-ESI-MS新方法进行验证、评估,发现混合溶液中所含15种氨基酸,其对应的线性范围为630-20156μmol L-1, LOD、LOQ范围分别为111-816、311-2721 pmol μL-1,日内、日间精密度分别为0.924%-6.578% (n=6)、3.327%-9.845% (n=6in3 d),PITC-AA平均回收率为82.6%-112.0%。(3)通过对酶法合成L-丝氨酸工艺过程的优化研究,提供了一种高转化率的酶法生成L-丝氨酸方法。首先对影响转化反应的SHMT活性的因素进行优化,确定了pH8.0,50℃, CTAB 0.03g L-1, DL-β-200μmol L-1, PLP 0.012g L-1条件下,SHMT酶活最高可达1.246 U mg-1,进一步研究了酶促转化过程高浓度HCHO导致的反应体系pH下降、抑制底物转化的问题,提出了以1.3mmol h-1流速滴加HCHO的策略,控制反应体系pH为7.5,实现了甘氨酸的高效转化,最终转化率高达95.6%,与未采取滴加策略之前相比,转化率提高近10%。(4)研究建立了一种高收率制备产物L-丝氨酸的工艺路线。通过对影响吸附和洗脱过程的参数优化,确定了上样溶液pH为9.0、吸附平衡时间20 min、洗脱剂为0.2磷酸缓冲液(pH5.0)、洗脱速度为0.4 mL min-1,50℃条件下,浓缩洗脱液至10：1(v/v)、60℃脱色30 min、过滤、冷却、加入96%(v/v)甲醇溶液结晶3 h,80℃溶解、二次脱色、冷却、陈化结晶,80℃干燥,最终L-丝氨酸收率达75.17%。分离纯化过程排放的主要污染物为离子交换分离阶段排放的酸碱废水,离子交换、脱色过程产生的废树脂、活性炭渣等,精制干燥工序产生的少量粉尘。(5)首次采用生命周期评价方法对酶法合成L-丝氨酸工艺产生的环境影响进行分析和定量。以年产500 t酶法合成L-丝氨酸工艺为研究对象,以菌体CTAB处理为研究起点,以产物干燥为终点,建立生命周期评价模型,通过各项指标数据的标准化处理、加权评估处理,该工艺产生的环境影响依次为：富营养化(3156.447)、烟尘和粉尘(1464.448)、固体废弃物(27.776)、酸化(13.286)、全球变暖(2.656),总环境影响负荷为4664.653标准人当量。