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本论文在代谢控制发酵和代谢网络分析理论的指导下,研究了直接发酵法生产L-色氨酸的发酵条件及其分离提取方法。主要研究内容和结果如下: [1]确定了改进的比色法测定L-色氨酸的测定条件,所开发的方法对L-色氨酸测定的范围为0～100μg/mL,工作曲线方程为C=23.56A（其中C为色氨酸浓度,A为吸光度）。相关指数为R2=0.9972。与经典比色法相比,用改进比色法测定L-色氨酸的含量,具有很高的准确度,且简单、快速。 [2]应用正交设计试验法,确定了种子培养基的最佳组成,并研究了最佳种子培养条件;应用模式识别法,优化出摇瓶分批发酵培养基的最佳组成,并研究了发酵培养条件。优化条件与初始条件的摇瓶分批发酵比较试验结果表明,菌株TQ2223在优化条件下的L-色氨酸产量（8.6g/L）比初始条件下（6.86g/L）提高了25.4%。 [3]应用途径分析方法分析了谷氨酸棒杆菌TQ2223菌株由葡萄糖发酵生产L-色氨酸的途径,确定了L-色氨酸合成的最佳途径及其代谢流分布和最大理论产率;建立了谷氨酸棒杆菌合成L-色氨酸（L-Try）的代谢流量平衡模型,通过MATLAB软件计算出发酵中后期的代谢流分布,通过发酵中后期的代谢流分布与途径分析所得到的理想代谢流相比较,提出减少铵离子、增加磷酸盐浓度和改善溶氧水平的代谢控制策略,为L-色氨酸发酵过程控制提供理论指导。同时,提出了L-色氨酸基因工程菌构建的策略。 [4]在代谢网络定量分析理论的指导下,研究了NH4+扰动和磷酸盐扰动对L-色氨酸发酵的影响,结果表明氨水用量为62mL,于发酵16h、28h、40h和52h流加氨水调节pH,每次流加15.5mL,其它时间流加NaOH调节pH;KH2PO4浓度10g/L,有利于L-色氨酸代谢流的增加。根据5L发酵罐中溶氧变化情况,结合发酵过程的动力学分析及发酵过程中代谢流分配的特点,提出了发酵0～36h控制溶氧为30%、36h后控制溶氧为20%的分阶段供氧控制模式,并加以试验验证,发酵64h谷氨酸棒杆菌TQ2223菌株L-色氨酸的产量达到10.13g/L。以5L罐分批发酵试验数据为依据,利用神经网络对L-色氨酸分批发酵动力学进行了初步研究,建立了菌体生长、产物形成和底物消耗的动力学模型并加以拟合,结果表明拟合模型能较好地反映L-色氨酸分批发酵过程。