本文研制了适用于小型生物反应器的氧化还原电位(oxidationreductionpotential，ORP)控制系统，并将其应用于酿酒酵母发酵生产乙醇过程研究，特别是对不同ORP水平下细胞NAD+/NADH比值与乙醇发酵的关系进行了较深入的研究。 对适用于氧限制发酵研究用的氧化还原电位自动反馈调控设备及程序进行了设计和调试。氧化还原电位自动反馈控制系统的设计原理是基于改变发酵罐通气系统中空气和氮气的流量比，从而实现对ORP的实时调控。控制ORP在不同水平的验证试验表明，本ORP自动反馈调控系统的控制精度在±5mV内，完全能满足实验要求。 将ORP分别控制在-50mV、-150mV、-200mV水平，研究了乙醇批发酵过程细胞生长、中心代谢物、辅因子(NAD+、NADH)的变化及其与乙醇生产的关系。当ORP水平越高时，酿酒酵母的最终细胞浓度越大，而乙醇和甘油的生成量越低。在各个ORP水平下NAD+/NADH的比值随发酵的进行先增大后减小，且NAD+/NADH最高点的值越大，则对应ORP条件下的糖醇转化率越高。反应体系的ORP越低，NAD+/NADH比值上升到最高点所需的时间越长，即酵母适应新的稳态需要的时间越长。当ORP控制在一定水平时，胞内的核苷酸库水平(NAD++NADH)维持在同一水平而与外在条件的改变及菌体的生长速率无关。 利用代谢通量分析(MFA)的方法研究了在恒化培养的不同稀释率下，酿酒酵母发酵生产乙醇过程细胞代谢通量的变化。随着稀释率增加，乙醇的产率、糖醇转化率及甘油的量相应增加，而生物量减少。稀释率对NAD+/NADH也有影响，稀释率越大，NAD+/NADH的值越高。