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由于底物吲哚對色氨酸合成酶抑制強烈，而對色氨酸酶抑制較弱，所以近年來人們更為傾向于將色氨酸酶用于L-色氨酸的生物合成。色氨酸酶正常情況下降解L-色氨酸生成丙酮酸、吲哚和氨，但在高濃度的丙酮酸和氨條件下也能有效地催化丙酮酸、吲哚和氨合成L-色氨酸。該酶還能催化L-絲氨酸或L-半胱氨酸和吲哚合成L-色氨酸。Nakazawa等以20g吲哚、30g丙酮酸鈉、50g乙酸銨和4gProteus rettgeri(雷氏變形桿菌)菌體作為色氨酸酶源，37℃反應48h可積累23gL-色氨酸。Ujimaru等用Achromabacterliquidum(液形無色桿菌)色氨酸酶催化L-絲氨酸和吲哚合成L-色氨酸，L-絲氨酸轉化率為82．4%，吲哚轉化率為92．4%。

國內也有研究以L-半胱氨酸和吲哚為原料酶法生產L-色氨酸。韋平和等用色氨酸酶基因工程菌WWW-4催化L-半胱氨酸和吲哚合成L-色氨酸，80mL反應液(L-半胱氨酸0．75g，吲哚0．75g)37℃反應48h，可積累L-色氨酸1．18g，L-半胱氨酸轉化率為93．2%，吲哚轉化率為90．1%，產品總回收率達70%。另外，也有報道利用具有丙酮酸高產率和高活性色氨酸酶的菌株酶促轉化L-色氨酸。