酶催化法生產L一亮氨酸通常是利用轉氨酶轉氨給a一酮基異己酸生成L一亮氨酸和組氨酸將相關的酶和NADH共價結合在膜上，讓底物緩緩地經過膜而進行酶催化反應生成L一亮氨酸。如1981年，Wichmann er al.建立了一種用超濾膜制成的膜反應器，膜上共價結合了亮氨酸轉氨酶、甲酸轉氨酶、和NADH，當底物。一酮基異己酸通過膜反應器后，可被催化生成L一亮氨酸，其中NADH通過甲酸同步氧化成C02實現再生。
酶法生產氨基酸的優點是轉化能力強，可避免代謝調控中的反饋抑制和反饋阻遏，并且其生物反應器緊湊，產物組分相對單一，易進行后工序加工處理，可以提高產品質量，降低成本。但酶法生產中所用到的酶需通過微生物發酵生成并提取精制，工藝過程比較復雜，且成本較高，因此目前尚未得到廣泛的應用。如果能夠低成本獲得高酶活的酶，則酶法生產L一亮氨酸是一條經濟可行的工藝路線。