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生物发酵是一个细胞与营养环境不断相互作用的过程，它们之间的作用使得营养物质传递到胞内，进而产生一系列生理生产特性。因此营养环境对生物发酵的产率和稳定性具有重要影响。本研究运用过程分析技术（PAT）策略，试图对维生素C二步发酵进行营养组学研究。基于GC-TOFMS和ICP-AES建立了玉米浆中化学成分和元素的检测，分离鉴定了56个化合物和10种元素，运用正交偏最小二乘判别分析法（OPLS-DA）筛选得到17个潜在质量标志物。通过外加发酵实验，确定了包括丙氨酸、脯氨酸、缬氨酸、甘氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、酪氨酸、天冬氨酸和丝氨酸在内的9个氨基酸能协同促进2-KLG的积累。采用主成分分析（PCA）和偏最小二乘法（PLS）分别对工业生产中不同批次的玉米浆进行模式识别。PCA分析显示样本可以分为五类，其中批次3单独聚为一类，主要的差异标志物有乳酸、磷酸、柠檬酸、甘油、脯氨酸、葡萄糖、半乳糖和果糖。运用PLS提取了与2-KLG产率密切相关的X变量的差异，获得4个主成分，构建了玉米浆的质量预测模型，能有效预测73.2%的Y变量，预测相对标准偏差为6.7%。通过模型发现玉米浆批次3有较大偏离。基于本实验室的酮古龙酸杆菌（Ketogulonigenium vulgare）和巨大芽孢杆菌（Bacillus megaterium），通过混菌传代培养使得2-KLG的产率得到提高。为了阐释混菌传代的作用机制，对种子培养基和发酵培养基中的不同传代时间的K.vulgare、B. megaterium和混菌的发酵过程进行了营养组学研究。研究发现在种子培养基中随着传代时间的延长，K. vulgare降解蛋白的能力增强，B. megaterium能够提供更多的赤藓糖和赤藓糖醇促进K. vulgare的生长和产酸，并且抗逆性能力提高，两菌相互作用得到强化。在发酵培养基中随着传代时间的延长，K.vulgare的生长代谢更为旺盛且逐渐趋于稳定，进化后的B. megaterium能提供更多的营养物质给K. vulgare，150代混菌相互作用得到强化，糖酸转化率达到最高。这些研究为维生素C工业生产原料的可控性和混菌传代培养促进2-KLG积累的作用机制提供了信息，为实现稳定、高产的工业生产提供了理论指导。