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本课题针对产黄青霉基因工程菌合成青霉素的生理代谢特性展开了相关研究。通过研究菌种制备工艺,确定了米孢子制作工艺和种子培养工艺。在摇瓶水平利用响应面分析方法对原始培养基配方进行了优化,优化后的培养基发酵效价达到了17101U/ml,比优化前提高了36.8%,且降低了杂质组分的含量。通过添加不同种类氨基酸发现Cys和Met对青霉素合成有抑制作用,Arg和Orn有促进作用。对不同工业用氮源的氨基酸组成进行了分析,发现生物氮素的氨基酸组分适合青霉素发酵,在相同含氮量条件下产量优于其它氮源,达到了13211U/ml。通过金属离子和维生素添加实验表明：FeSO4·7H2O浓度为0.44g/L、MnSO4·H2O浓度为0.141g/L、CuSO4·5H2O浓度为0.0035g/L青霉素效价分别比对照组提高6%、16.8%和17.2%。生物素浓度为30μg/L、VB1浓度为50μg/L、叶酸浓度为30μg/L时效价分别提高7.4%、5.8%和9.2%。在50L小试中对青霉素发酵工艺进行了初步研究,发现二级发酵比三级发酵更适合此菌株生产青霉素,优化后的工艺中接种量为30%,接种菌龄为种子培养54h；在过程补料调控中应控制氨氮浓度为0.3-0.4g/L、PAA浓度为0.3-0.5g/L,发酵过程中硫酸根浓度不得低于20000ppm,并发现75h后补糖速率降为原来的95%对发酵影响不大。通过对菌丝形态和青霉素合成速率的相关性研究分析发现异化菌丝是降低青霉素合成速率的主要因素；最后构建了青霉素发酵动力学模型,使我们对菌种的生理特性有了更深层次的认识；利用主成分分析法发现PMV、残糖浓度、氨氮浓度、pH等几个参数可以作为青霉素发酵过程好坏的评价指标。