薯蓣皂素是合成甾体激素类药物的主要原料,传统生产皂素的方法存在原料日益枯竭、环境污染严重等问题。本实验室从盾叶薯蓣根茎中筛选得到一株产薯蓣皂素的内生地衣芽孢杆菌SYt₁,并对其发酵特性以及皂素的分离提取工艺进行了初步探索,这为皂素的生产提供了新思路,但由于皂素的产量不能达到工业化生产水平,因而需对其小罐发酵条件进行进一步优化。本论文对SYt₁在5L发酵罐中发酵生产薯蓣皂素的培养基进行了优化,在运用正交设计建立实验方案并实施实验的基础上,利用Matlab软件建立发酵过程模型,对SYt₁基于动力学模型的发酵过程最优pH控制策略等进行了研究。筛选出最优操作条件,提高薯蓣皂素产量,为实现微生物发酵法生产薯蓣皂素的中试放大提供依据。主要研究内容和结果如下:（1）单因素实验单因素法筛选出工业发酵常用氮源—黄豆饼粉来替代原发酵培养基中的蛋白胨。（2）正交实验设计对发酵培养基中蔗糖、CaCO₃、NaCl、黄豆饼粉这四个重要组分按L₉（3⁴）正交表设计实验方案并完成实验,离线测量了不同时间点发酵液的蔗糖浓度、菌体浓度和薯蓣皂素产量,对SYt₁小罐发酵的特性进行了研究。（3）补料发酵对SYt₁分批补料发酵策略进行初步探索,发现连续恒速流加是最优补料方式,但流加的最适速率还需进一步研究。（4）构建SYt₁发酵过程最优pH控制策略以发酵动力学模型为基础,计算不同pH条件下发酵液中产物积累速率随时间变化的情况,通过设置产物生成量最高的目标函数,在Matlab软件中编写计算机程序,最终计算得到了对应目标函数的SYt₁发酵过程最优pH控制策略。（5）对最优pH控制策略进行验证为了验证最优pH控制策略的正确性,在SYt₁小罐发酵过程中进行产物生成最优pH控制,通过取样对发酵过程中各参数的变化进行检测,结果表明:试验组与对照组相比,产物产量提高了20.68%。