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β-丙氨酸（β-Alanine）即3-氨基丙酸,是自然界中存在唯一一种β型氨基酸,作为未来全球12种最具开发潜力的三碳化工产品之一,在食品、医药、化工、饲料等方面都有广泛的应用。目前,β-丙氨酸通常使用化学法来进行工业化生产,但此方法转化率低,副产物多,且容易产生工业三废,污染环境。相比之下,可再生资源微生物发酵法是一种更具有发展潜力的绿色生产方法。本论文以大肠杆菌为出发菌株,采用厌氧发酵和好氧发酵两种方式来合成β-丙氨酸,通过代谢途径的阻断、主产物代谢途径的过表达和增加辅因子供给、发酵优化等策略,来提高β-丙氨酸的产量,以期为工业化生产提供依据。主要研究内容和结果如下:（1）为了得到厌氧发酵合成β-丙氨酸的菌株,本论文以敲除副产物乙酸、甲酸、乙醇、琥珀酸、乳酸合成途径的Escherichia coli B0016-050（ackA-pta pfl B adhE frdA ldhA）重组菌株为出发菌株,使用Red重组方法叠加敲除β-丙氨酸的竞争途径天冬氨酸激酶III、泛酸合成酶、葡萄糖转运蛋白（EⅡCBGlc）和天冬氨酸氨基转移酶的编码基因（lysC、panC、ptsG、aspA）,以减少β-丙氨酸合成的竞争代谢途径,重组菌株B0016-092B（ackA-pta pflB adhE frdA ldhA lysC panC aspA ptsG）经厌氧摇瓶发酵,β-丙氨酸产量达到0.9 mg·L-1。进一步过量表达β-丙氨酸合成代谢通路的关键基因,如来源于谷氨酸棒杆菌的panD基因、铜绿假单胞菌的aspDH基因、放线杆菌的pck基因、乳杆菌的pyc基因,使得β-丙氨酸产量分别提高为33.0 mg·L-1、13.0 mg·L-1、13.4 mg·L-1和5.4 mg·L-1。利用甘油和NaHCO3分别增加还原力和CO2的供给量,β-丙氨酸产量分别提高了2.3%和45.0%。最终优化后B0016-092B/p PL-panD厌氧摇瓶发酵,β-丙氨酸的产量达到了0.1 g·L-1。（2）为了获得好氧条件下高产β-丙氨酸的菌株,本论文敲除β-丙氨酸的竞争途径,构建重组菌株B0016-080BB（ackA-pta pflB adhE frdA ldhA lysC panC ptsG）,经好氧发酵,其β-丙氨酸产量为49.3 mg·L-1。过量表达谷氨酸棒杆菌来源的panD基因,使得β-丙氨酸产量达到4.3 g·L-1。将panD基因整合于染色体上,获得菌株B0016-080BB-PL-panD,并进一步将aspDH、pck和pyc基因分别在B0016-080BB-PL-panD中过量表达,其中B0016-080BB-PL-panD/pPL-aspDH菌株产量最高为5.4 g·L-1。摇瓶发酵优化表明,重组菌株B0016-080BB/pPL-panD的最佳培养条件为:摇瓶转速为200 r·min-1,最佳温度诱导时机为菌体生长至OD600值为2.5,最佳摇瓶发酵周期为42 h,β-丙氨酸合成量达到5.0 g·L-1。菌株B0016-080BB/pPL-panD进一步经5 L发酵罐好氧发酵,β-丙氨酸产量高达18.4 g·L-1,体积生产强度达到0.61 g·L-1·h-1。