本文以代谢控制发酵理论为指导，重点对L-异亮氨酸高产菌TC-21的发酵控制进行了研究。主要研究内容和结果如下： (1)建立了发酵液中L-异亮氨酸定量测定的“氧化比色法”，并对该方法的应用条件进行了研究。 (2)研究了菌株TC-21的摇瓶分批发酵条件。应用正交设计和响应面法分别优化出种子培养基和发酵培养基的配比，并对种子培养条件和发酵条件进行了研究。在优化条件下，TC-21菌株摇瓶分批发酵96h，产L-异亮氨酸21.18g／L。 (3)对TC-21菌株进行了5L发酵罐发酵研究，分析了分批发酵过程，研究了发酵过程动力学以及发酵过程中菌体形态；重点研究并提出了分阶段发酵控制方式，优化后的L-异亮氨酸发酵产酸达23.58g／L。 (4)基于5L发酵罐发酵数据对后期发酵过程中的代谢流迁移变化进行了研究。分别对不同补料方式和控制方式下代谢流迁移变化进行了初步研究，为进一步发酵研究提供有利的理论指导。 本文L-异亮氨酸高产菌TC-21菌株在5L罐上发酵可产L-异亮氨酸23.58g／L，发酵过程其性状稳定。利用代谢流迁移变化分析了L-异亮氨酸5L罐发酵过程中的变化，有助于进一步对该菌株开发和研究、优化其L-异亮氨酸生物合成代谢流。