發(fā)酵是細胞大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)中最早被人們認識和利用的,。發(fā)酵技術(shù)在醫(yī)藥,、輕工、食品、農(nóng)業(yè),、環(huán)保等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,，使這一技術(shù)在國民經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用。

為了提高發(fā)酵生產(chǎn)水平,，人們首先考慮的是菌種的選育或基因工程的構(gòu)建,。而實際上，發(fā)酵工藝的優(yōu)化,，包括生物反應(yīng)器中的工程問題,，也同樣非常重要。

發(fā)酵環(huán)境條件的優(yōu)化發(fā)酵環(huán)境條件的優(yōu)化是發(fā)酵過程中最基本的要求,，也是最重要,、最難掌握的技術(shù)指標。溫度,、pH值,、溶氧、攪拌轉(zhuǎn)速,、氨離子,、金屬離子、營養(yǎng)物濃度等的優(yōu)化控制,，依據(jù)不同的發(fā)酵而有所不同,。同時，微生物在生長的不同階段,、生產(chǎn)目的代謝產(chǎn)物的不同時期,，對環(huán)境條件可能會有不同的要求。因此,，應(yīng)該在生物反應(yīng)器內(nèi)，使溫度,、pH值,、溶氧、攪拌轉(zhuǎn)速等不斷變換,，始終為其提供最佳的環(huán)境條件,，以提高目的產(chǎn)物的得率。

在發(fā)酵放大實驗中,，一般都很注重尋找最佳的培養(yǎng)基配方和最佳的溫度,、pH值、溶氧等參數(shù),，但往往忽視了細胞代謝流的變化,。例如：在溶解氧濃度的測量與控制時，關(guān)心的是最佳氧濃度或其臨界值,，而不注意細胞代謝時的攝氧率,；用氨水調(diào)節(jié)pH值時,，關(guān)心的是最佳pH值，卻不注意添加氨水時的動態(tài)變化及其與其他發(fā)酵過程的參數(shù)的關(guān)系,，而這些變化對細胞的生長代謝卻非常重要,。

基于此，華東理工大學(xué)的張嗣良提出了“以細胞代謝流分析與控制為核心的發(fā)酵工程學(xué)”的觀點,。他認為,，必須高度重視細胞代謝流分布變化的有關(guān)現(xiàn)象，研究細胞代謝物質(zhì)流與生物反應(yīng)器物料流變化的相關(guān)性,，高度重視細胞的生長變化,，盡可能多地從生長變化中做出有實際價值的分析，進一步建立細胞生長變量與生物反應(yīng)器的操作變量及環(huán)境變量三者之間的關(guān)系,，以便有效控制細胞的代謝流,，實現(xiàn)發(fā)酵過程的優(yōu)化。

補料分批發(fā)酵技術(shù)該技術(shù)可以有效地減少發(fā)酵過程中培養(yǎng)基黏度升高引起的傳質(zhì)效率降低,、降解物的阻遏和底物的反饋抑制的現(xiàn)象,，很好地控制代謝方向，延長產(chǎn)物合成期和增加代謝物的積累,。

所需營養(yǎng)物限量的補加,，常用來控制營養(yǎng)缺陷型突變菌種，使代謝產(chǎn)物積累到最大,。氨基酸發(fā)酵中采用這種補料分批技術(shù)最普遍,，實現(xiàn)了準確的代謝調(diào)控。