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黑曲霉作为工业生产中发酵产糖化酶的工业菌株之一，其良好的蛋白质修饰系统及胞外分泌能力使得相关的研究和应用极其广泛。本文使用的菌种为黑曲霉LK06号工业糖化酶生产菌，由于其出色的产酶能力和糖化酶的重要商业价值，对于菌体自身生长特性、生理代谢以及生物发酵过程的优化放大研究十分紧迫和必要。 本文采用多种先进仪器仪表采集、计算发酵过程中的多个重要在线生理代谢参数(OUR、CER、RQ等)，并通过与离线参数糖化酶酶活、残糖浓度、补料速率、粘度、菌体形态等的对比分析，利用多尺度相关参数分析对黑曲霉产糖化酶的生物过程进行工艺（种龄、供氧条件等方面）优化，通过深入了解了其生长合成调节机制，成功提高了糖化酶的酶活，同时也为后续工业规模的优化放大奠定了较好的基础。 黑曲霉产糖化酶发酵过程的数据显示，中后期产酶速率的下降与氧消耗速率(OUR)的降低有着重要相关性，而OUR的降低又与某些营养元素控制的菌体生长和代谢密切有关。因此本文利用Design Expert软件，通过单因素筛选实验、Plackett-Burman设计和中心组合设计对黑曲霉产糖化酶发酵过程中的补料培养基进行优化，确定了糖化酶发酵过程最佳的流加培养基。优化后的补料培养基的配方为:棉籽蛋白4.19 g/L，糖蜜9.01g/L，硫酸铜0.015 g/L。此补料策略明显改善了后期OUR快速下降和产物合成速率降低的问题。50L反应器中的发酵验证实验表明，添加了优化的补料培养基后，糖化酶酶活比未添加的罐批提高了11.35％以上，明显提升了糖化酶生产效率。 最后，本文使用在线活细胞传感仪进行活细胞浓度和电导率的在线监测，并结合生理代谢参数OUR、CER计算出了QO2和QCO2，结合多尺度相关参数分析了活细胞浓度与产物合成、发酵液流变特性的关系，同时阐释了发酵过程中电导率的变化规律及其与后期补料的关系，为黑曲霉产糖化酶的补料分批培养优化提供了新的方向。