L-半胱氨酸是一种重要的含硫氨基酸，广泛用于医药、食品、化妆品的加工制造。传统制备L-半胱氨酸的方法生产步骤繁琐、收率低、环境污染严重，因此开发利用微生物酶法生产L-半胱氨酸已成为人们研究和关注的方向。 本文对采集自省内外不同地区的土样进行菌种分离，筛选得到了具有转化DL-ATC生产L-半胱氨酸活力的菌株HJ-14。根据转化途径和代谢调控原理，运用UV、γ射线、LiCl和微波等多种诱变因子并结合理性化筛选，对菌株HJ-14进行了推理选育，选育出一株优良菌株NC-81。该菌株遗传性稳定，酶活力比出发菌株提高了107.21％。产物经旋光测定、薄层层析、红外光谱和高效液相色谱进行检测后为L-半胱氨酸。 通过单因素实验，确定了菌株的较适产酶条件。在单因素实验的基础上，利用MINITAB软件的Plackett-Burman设计法和DPS统计软件的响应面分析法对NC-81菌株产酶的培养基组成进行了优化，优化后酶活力比原来提高了56.82％。 建立了静息细胞的较佳转化条件，在pH7.5、42℃、转化液中DL-ATC浓度为10g/L的条件下，酶促反应的摩尔转化率最高达到55.19％。 通过4种固定化方法的比较，最终选择海藻酸钙包埋法。在单因素实验的基础上，利用SAS软件的Plackett-Burman实验设计考察了各因素对固定化细胞产酶影响的显著性。研究发现，固定化细胞增殖培养时间、转化液DL-ATC浓度以及固定化细胞量对酶活力影响较大。并采用Box-Behnken试验设计进行优化。在上述优化条件下，考察了固定化细胞重复使用次数，经连续转化4批次后，底物摩尔转化率仍可保持在初始值的91.0％以上。 最后，本文采用5L罐，对DL-ATC转化工艺进行放大试验。试验结果表明，与摇瓶发酵相比菌体培养时间缩短，转化周期减少，转化效率提高，酶活力达到1106.70U/ml，较摇瓶发酵提高了19.57％，转化6h后摩尔转化率达到65.51％。