由于石油资源的储量有限以及人类生存对环境、经济可持续发展的要求，来自生物质的绿色高分子材料正成为当今世界各国竞相研究的热点，其中就包括在环境、医药、食品和化妆品等领域具有广阔应用前景的γ-聚谷氨酸(γ-PGA)，但是对其生物合成的机理和代谢调控的研究目前并不充分。　　 本研究利用13C标记葡萄糖对γ-PGA的合成途径进行了研究，结果表明Bacillus subtilis NX-2在合成γ-PGA过程中同时以葡萄糖和谷氨酸作为碳源。其中葡萄糖大部分用于能量代谢和菌体合成，只有少部分参与γ-PGA的合成，而谷氨酸为γ-PGA单体的主要来源。　　 在了解代谢途径的基础上成功建立了B.subtilis NX-2代谢合成γ-PGA的网络模型，模型的误差小于10％，能较好的模拟细胞的代谢通量分布。从得到的代谢通量分布可以看出，在α-酮戊二酸节点处流向谷氨酸的流量比例较小，不利于γ-PGA的大量合成。另外由于高粘度发酵体系的性质，O2的摄取率低，影响了菌体的生成和产物的积累。　　 在研究中发现甘油及某些表面活性剂对B.subtilis NX-2发酵生产γ-PGA有促进作用，其中添加2％(w/v)的甘油、0.3％(w/v)的Tween-80及0.1％(w/v)DMSO能有效的提高γ-PGA的产量，分别使γ-PGA产量提高了27.2％、28.4％和27.4％。通过代谢通量分析和细胞膜成分分析发现，这些添加剂对γ-PGA的发酵过程的影响机理是不同的。甘油使生物量提高而发酵液粘度降低，从而改善了O2的摄取，但对细胞膜脂肪酸成分影响不大，因此对葡萄糖和谷氨酸的消耗速率影响不明显，主要通过加大从α-酮戊二酸流向谷氨酸的代谢流的比例提高了γ-PGA的产率；而添加Tween-80和DMSO可使发酵时间明显缩短，发酵液粘度提高，并且通过改变细胞膜磷脂脂肪酸成分并且抑制磷脂生成提高了细胞膜的透性，因此葡萄糖和谷氨酸的消耗速率有所提高，而进入α-酮戊二酸节点的代谢流也明显增加，从而提高了γ-PGA合成的代谢流。　　 表面活性剂应用于γ-PGA的生产目前尚未有报道，本文对γ-PGA代谢网络及机理的研究，为今后γ-PGA的发酵调控提供了有价值的理论指导。