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L-色氨酸是生物体内非常重要的必需氨基酸之一，具有重要的生物学功能，广泛应用于医药、食品、饲料等领域。酶法合成L-色氨酸是利用微生物细胞产生的酶，以廉价的前体物为原料直接催化合成L-色氨酸，具有生产过程简单、产率高、易纯化等优点，工业化前景广阔。
本文基于色氨酸酶tryptophanase(TPase；EC4.1.99.1)的催化特性，以低成本的吲哚和DL-丝氨酸为底物进行L-色氨酸的酶法合成研究。引入离子束诱变手段来选育高产色氨酸酶菌株Escherichiacoli。在后续工艺中，采用固定化酶技术及构建循环催化反应体系，为实现工业化打下基础，主要完成了以下工作：
1、对产色氨酸酶大肠杆菌的培养条件和培养工艺进行合理设计与优化，在以L-色氨酸为诱导物的最适培养条件下，诱导产色氨酸酶。最适培养基配方为：蛋白胨1％，酵母膏0.5％，NaCI0.5％，L-Trp0.1％；初始pH7.3。
2、进行色氨酸酶分离提取及酶学性质研究。有机溶剂沉淀及(NH4)2SO4分级沉淀得到粗酶，通过PAGE分离得到色氨酸酶条带。酶促反应研究表明，酶促反应最适pH7.5-8.0、最适温度50℃，K+、NH4+能有效提高酶活。
3、通过N+注入连续诱变，选育得到高产色氨酸酶菌株WT-12，其生物量可由6.2gww·L-1增加到8.2gww·L-1，色氨酸酶产量提高近一倍。
4、制备固定化色氨酸酶及确立固定化酶反应条件。包埋剂为10％聚乙烯醇(PVA)中添加2％海藻酸钠，在最适条件pH8.5、37℃下进行20d批次反应后，酶活保留率达73％。固定化酶4℃可保存120d。
5、在进行批次反应的基础上将未完全反应的底物再次投入反应进行循环反应体系的建立。连续10批次循环反应后，吲哚转化率达90％以上。以50L发酵罐和3L生物反应器对发酵规模和固定化酶反应规模进行了相应的放大，发酵时间可缩短4hr，酶促转化率提高12.5％，为工业化生产奠定了基础。