将代谢网络分解为相对独立的功能子集,是深入研究大规模全基因组网络组织原理的重要方式。前人基于图论分析方法揭示了代谢网络中的重要组织结构——蝴蝶结结构。然而,图论分析获得的途径大多生物学上是不可行,使得研究蝴蝶结结构如何影响网络的生物功能变得困难。针对这一问题,本研究提出了基于通量平衡分析（FBA）的新方法来确定蝴蝶结结构,确保所有途径具有生物学意义,为研究网络的组织结构和生物功能关系提供了新思路。首先,使用FBA方法计算目标产品的合成途径时,发现模型中存在Co A和ACP等载体物质并未参与碳流转化使其衍生物不能代谢、副产物无法被平衡导致目标产品无法生成和ATP代谢过程对主干路径结构造成干扰这三类问题对后续代谢网络全局连通性分析具有较大影响。因此,为保证FBA计算结果的可靠性,本研究对模型进行了添加Demand反应和调整ATPM边界等预处理。然后,为了打通FBA实现蝴蝶结结构分析的流程,并通过与图论方法进行对比以证明其适用性。我们选取了Escherichia coli最新版本的i ML1515作为出发模型,并使用上述两种方法对模型中包含的1713个含碳代谢物之间的相互转化途径进行了分析,得到蝴蝶结结构的四个子集。其中,FBA方法和图论方法得到的强连接体（GSC）分别包含761和906个代谢物,通过分析,发现图论方法错误地将170个代谢物分到了GSC子集中。最后,将两种方法应用于15个基因组尺度代谢网络模型的蝴蝶结结构分析,通过对比,发现图论方法计算途径时,存在反应重复利用、代谢物映射错误以及共底物被忽视等问题。分析使用FBA方法得到的结果,发现28个中心代谢物中有3/4存在于所有模型的GSC中,其余1/4则在部分模型中缺失,证实了中心代谢物在网络连接中的关键作用,并揭示了它们之间的生物学相关结构差异。综上,本研究将FBA的途径分析与网络的全局连通性相结合,可为深入研究系统水平结构如何影响物种的生物功能奠定基础。