13C代谢通量分析通过13C标记来定量追踪代谢途径的迁移并且确定酶催化作用在细胞中的功能。传统的稳态13C示踪实验主要在摇瓶中实施。但是摇瓶因其无法实时采集过程数据,而限制了其在具体发酵工艺的应用。因而改进的方法是在升规模的反应器中进行标记实验。然后如此带来了新的问题,其一是在这些反应器中标记实验的成本,其二是细胞代谢会受批次之间接种量差异所影响。虽然目前有高通量的微型反应器,但这些反应器同样存在过程参数采集的问题和取样等问题,故很难在这些设备中针对具体发酵工艺来实施13C示踪实验。　　本文基于上述问题,设计开发了总装液量250mL的四工位平行小型搅拌反应器体系。该反应器具有与实验室升规模反应器等同的参数采集和控制功能。首先通过冷模实验测试反应器设备性能。其供氧能力最大可达到560.52h-1。通过葡萄糖酸钠-葡萄糖混合溶液作为底物-产物体系的模拟确定了粘度对kLa的影响。再证明各工位间供氧差异在9.673％。转速达到400rpm后,混合时间小于1s物料混合较好,脉冲标记底物不会造成浓度梯度。停留时间分布证明该反应器较接近于理想反应器,不存在明显死区和返混。其次通过热模实验证明其在普通发酵和高耗氧发酵时的应用性。通过以OUR等参数为指标考察了各工位微生物培养时的代谢差异,证明其重复性能够适用于并行标记实验,而克服串联实验的批次差异。最后以Pseudomonas denitrificans生产维生素B12工艺为实例,利用两个工位在scale-down工艺中同时进行生长期和产物合成期标记实验。利用同位素稳态标记方法和EMU分解定量了生长期胞内代谢流分布;利用同位素非稳态方法解决了甜菜碱流加对标记体系的干扰。这一实例的应用将宏观参数和微观代谢分布通过小型反应器偶联,对13C-MFA的实际工艺应用提供技术及理论基础。