代谢流量分析是代谢工程中的重要工具，主要包括计量和碳标记实验两大方法，目的是对稳态情况下的生物体体内代谢途径中的物质流量进行定量分析，获得生物系统的代谢通量、代谢能力极限等信息。这些信息对刻画生物系统的生理特性、评估遗传和环境对细胞的影响具有重要作用。 本文针对代谢流量分析中的一些关键计算技术进行了深入的探讨和研究，完成的产要工作包括：给出了一科SBML兼容的代谢流量分析模型描述语言，语言同时支持基于计量的通量平衡分析和基于碳标记实验的精确通量分布分析，并在这种格式的基础上，设计开发了服务于微生物稳态代谢流量定量分析的计算系统；通过分析利用通量空间的凸特性，提出了一种基于进化优化的通量估计算法，算法在收敛速度、全局寻优能力和稳定性等方面都具有较好表现：通过分析收敛情况下测量数据拟合残差的概率分布，运用Metropolis算法对生理状态附近的通量分布进行采样，定义通量估计的置信范围，从而对通量估计结果的可靠性利准确性进行定苗描述；基于Gibbs算法，提出了一个均匀采样算法米研究高维通量空间的形状特性，相对于普通Monte Carlo采样，算法速度可以提高数百倍，为研究大规模代谢网络对应的通量空间提供了可能。所有上述工作均以实现在计算系统中，并应用到大肠杆菌代谢系统分析等实际的生物问题中，取得了较好的效果。