工业发酵科学是工业生物学的重要组成部分，是促进重要生物产品从实验室制备走向工厂大规模生产的关键学科。工业发酵科学致力于从分子、细胞和系统不同层次解析工业环境下发酵微生物行为的基本规律，提高生物制造和生物工艺效率，实现高产量、高转化率和高生产强度的相对统一(图 1)。
图 1 多尺度发酵条件对发酵过程的调控 Fig. 1 Multi-scale fermentation conditions for regulating fermentation process. 图选项发酵过程主要包含分子、细胞和系统3个层次，这3个层次交互作用并且共同决定着发酵过程的效率。例如枯草芽孢杆菌发酵合成N-乙酰氨基葡萄糖过程中，N-乙酰氨基葡萄糖合成途径和竞争途径基因表达在分子层次影响目标产物的合成效率；底物葡萄糖的和木糖的供给在细胞反应动力学层次决定产物合成的效率；反应器中搅拌转速和温度等条件在反应器层次影响目标产物的合成效率[1]。
发酵微生物代谢途径动力学模型设计与构建、细胞代谢特性分析与发酵过程调控、发酵-提取耦合系统开发与应用以及新型反应器设计4个方面的进展显著提升了工业发酵科学的技术手段，促进了发酵过程多尺度解析与调控。
