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本论文应用代谢控制发酵原理,以前人在L-异亮氨酸产生菌选育中未选用过的栖糖蜜棒杆菌(Corynebacterium melassecola)ATCC17965为出发菌株,进行L-异亮氨酸产生菌的选育,继而研究了摇瓶条件下的最适培养基组成和发酵条件,并运用代谢流量分析的原理研究了出发菌株及其突变株在L-异亮氨酸形成阶段的代谢流量分布,对它们的流量分布图进行了比较和分析。主要内容和结果如下:1.研究了测定发酵液中L-异亮氨酸的方法——纸层析—分光光度法,确立了此方法适宜的测定条件,此方法的平均回收率为99.25%,适合发酵液中L-异亮氨酸的准确测定。2.以栖糖蜜棒杆菌(Corynebacterium melassecola)ATCC17965为出发菌株,经化学和物理诱变处理,用磺胺胍(SG)、L-亮氨酸甲酯(Leu-ME)、α-氨基-β-羟基戊酸(AHV)、乙硫氨酸(Eth)等结构类似物及琥珀酸为唯一碳源平板定向筛选,成功选育出一株L-异亮氨酸产生菌I31-5(SGr+ Leu-MEr+Leu-+AHVr+Sucg+Ethr)。在未经优化的发酵条件下积累L-异亮氨酸14 ~15g/L。3.在摇瓶条件下考察种子培养基组成对菌株I31-5产L-异亮氨酸的影响,优化确定了菌株I31-5合成L-异亮氨酸的最佳种子培养基组成及配比(g/L)和培养条件:蔗糖30,醋酸铵7.5,玉米浆40,KH2PO4 1.0,MgSO4·7H2O 0.5,生物素70μg/L,CaCO3 10,pH 7.0;装液量40mL/250 mL圆底三角瓶,往复式摇床30±1℃,摇床转速为85次/min,培养时间为11h。4.在摇瓶条件下考察发酵培养基组成和发酵条件对菌株I31-5产L-异亮氨酸的影响,确定菌种I31-5的最优发酵培养基配比(g/L)和发酵的最佳工艺条件如下:葡萄糖120,硫酸铵50,玉米浆15,磷酸二氢钾2.0,硫酸镁0.50,生物素5.0μg/L,硫胺素600μg/L,亮氨酸0.10,硫酸锌7.5mg/L,硫酸锰12.5 mg/L,硫酸铁7.5 mg/L,碳酸钙30,初始pH 7.5,种龄11h,接种量10%,装液量12.5mL/250 mL圆底三角瓶,往复式摇床30±1℃,摇床转速为100次/min,发酵周期为72h。发酵产酸水平稳定在19.2g/L,最高可达21.3g/L,比未经优化的情况下产酸提高了30%~37%。5.运用代谢流量分析理论和L-异亮氨酸生物合成的代谢机制为基础,构建了L-异亮氨酸生物合成的网络模型,计算得到L-异亮氨酸合成的最大理论摩尔转化率为0.8mol/mol,考虑辅因子限制后的最大化学计量摩尔转化率为0.75mol/mol。并对出发菌株及其突变株在L-异亮氨酸形成阶段的代谢流量进行了比较和分析。6-P-葡萄糖和磷酸烯醇式丙酮酸节点处的流量分配发生了较大的变化。在6-P-葡萄糖节点处进入HMP途径和EMP途径的流量分配由出发菌株的HMP∶EMP=78.436∶21.564=3.637∶1变为突变株I31-5的HMP∶EMP=60.069∶39.931=1.504∶1;在磷酸烯醇式丙酮酸的节点处,磷酸烯醇式丙酮酸流向L-异亮氨酸的流量由出发菌株的0提高到突变株I31-5的33.380,而流向“杂酸”和“副产物”的流量由出发菌株的(40.273+59.927=100)降低到(11.000+22.240=33.240)。