糖化酶是一种由微生物分泌的具有外切酶活性的胞外酶。主要功能是从多聚糖的非还原性末端水解释放p-D-葡萄糖。鉴于糖化酶分解多糖的能力,其被广泛应用于食品、制药、发酵等工业领域,黑曲霉由于高效的蛋白分泌能力而广泛应用于糖化酶的工业生产,产量达20 g/L。为进一步提高黑曲霉发酵过程中糖化酶产量和提高糖化酶的合成效率,发酵过程的优化和设计对于提高糖化酶的生产是十分必要的。模型对于发酵过程的设计和优化至关重要,鉴于此,本文首先利用碳限制恒化实验对黑曲霉发酵过程中糖化酶的生成特性进行了研究,发现糖化酶的合成为部分生长关联型,并满足Luedeking-Piret方程,并结合底物消耗的Monod动力学模型和描述底物和氧气消耗的Herbert-Pirt方程构建了碳限制条件下黑曲霉发酵生产糖化酶的黑箱动力学模型。随后,对获得的黑箱动力学模型进行了补料分批发酵实验验证,主要分为指数补料分批发酵实验和恒速补料分批发酵实验,发酵实验结果表明基于稳态条件下获得的黑箱动力学模拟可以很好地描述指数补料(拟稳态)过程中葡萄糖的消耗、菌体的生成、糖化酶的生成和氧气的消耗；而不适合描述恒速补料(动态)过程中菌体和糖化酶的生成。鉴于黑箱动力学模型可以描述指数补料发酵过程,最后,基于黑箱动力学模型指导黑曲霉产糖化酶500 L发酵过程的放大,放大结果表明模型可以较好描述放大过程中葡萄糖消耗、菌体生成和氧气消耗,而糖化酶的产量实验值只有模拟值的一半。相比5L发酵过程,更多的碳源消耗用于维持代谢生成二氧化碳。另外,在500 L放大过程中考察六平叶圆盘涡轮径流桨(RT)+六抛物线弯叶圆盘涡轮径流桨组合(HBT)和三宽叶翼型上翻桨(WHu)组合对黑曲霉产糖化酶发酵结果的影响,结果表明,使用宽叶上翻桨糖化酶产量提高了7%,且生成产物中草酸的比例增加而二氧化碳比例明显降低,主要原因是使用宽叶上翻桨改善了发酵罐内的混合,增加了菌体生理代谢的一致性。