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γ-氨基丁酸(GABA)是一种天然存在的非蛋白组成氨基酸,在哺乳动物体内GABA是一种抑制性神经递质,介导40%以上的抑制性神经信号。GABA具有提高脑活力、营养神经、降低血压,安定精神、改善肝肾机能等功能,因而它在功能食品中具有广泛的应用前景。本论文首先进行了乳酸菌Lactococcus lactis subsp. lactis SYFS1.009补料分批发酵制备GABA的研究,并在此基础上进行了200L扩大化实验。随后研究了乳酸菌细胞转化法制备GABA的工艺,同时探讨了外源辅酶及缓冲盐对细胞转化的影响,建立起产物生成动力学模型用于预测和指导实际生产。底物分批添加是指在反应过程中间歇地添加底物,使目标产物GABA在发酵液中得到不断积累,从而提高底物的利用率,解决了发酵液中L-谷氨酸与GABA分离困难的问题。实验通过流加6mol/L的NaOH控制发酵pH在5.0,同时间歇补加葡萄糖和L-MSG,谷氨酸钠补加3次后发酵110h,发酵液中GABA的含量达5.41g/L,L-谷氨酸剩余0.68g/L,利用率达94.5%,GABA得率为29.6%。200L扩大化实验的结果表明,补料分批发酵在小试的基础上是可以放大运用的。GABA产品纯度为53%,水分8.6%,灰份1.8%。经过多次重复实验GABA产量稳定,为工业化大规模生产奠定了较好的基础。研究了乳酸菌细胞转化法制备GABA的工艺,分别讨论了菌体浓度、底物浓度、菌龄、缓冲液种类、温度、pH等因素对产量的影响。在单因素的基础上,采用正交设计进行优化,综合实际生产得到的最优条件为:菌龄12h,菌体浓度10g/L,L-MSG浓度10g/L,酶转化在45oC,0.2mol/L、pH4.2的醋酸缓冲液(内含0.1mmol/LPLP)中进行,15h反应。在此条件下菌体可重复利用四次。探讨了辅酶在细胞转化过程中的影响。通过测定酶反应动力学常数的变化,发现外源辅酶主要改变了表观米氏常数,Km值从22.95mmol/L减小到4.65mmol/L,但对最大反应速率的影响不大。所使用的缓冲液除维持体系pH值外,对稳定酶蛋白结构防止辅酶脱落可能也起到一定的作用。在大量实验基础上通过计算机拟和出产物生成动力学模型为:P=[6×10-4(E02S0)+2.204][1-exp(-0.282t)],该模型在一定程度上可用于指导和预测实际生产。