发酵生产过程是非常复杂的生物化学反应过程，涉及细胞的生长、生理和繁殖等生命过程，又涉及细胞分泌的各种酶所催化的生化反应及其影响因素的多酶反应过程等诸多因素。发酵（培养）的生产水平不仅取决于生产菌种本身的性能，还取决于合适的环境条件。研究和了解与生产菌种相关的环境条件，采取各种不同方法测定生物代谢过程中代谢变化的各种参数，如pH、温度、溶解氧、罐压、搅拌速度、空气流量、基质含量、黏度、产物浓度、氧化还原电位、尾气中的氧及二氧化碳等掌握代谢过程的变化情况，得到菌体比生长速率、产物比生长速率、氧及糖的比消耗速率，并结合代谢控制理论，掌握菌种在发酵（培养）过程中的代谢变化规律，进行合理的生产工艺控制，才能有效控制发酵过程，使生产菌种始终处于生长与产物合成的优化环境中。

不管是微生物发酵还是动植物细胞的培养过程，均是细胞按照生命固有的一系列遗传信息，在所处的营养和培养条件下，进行复杂而细微的各种动态的生化反应的集合。为了充分表达生物细胞的生产能力，对某一特定的生物来讲，就要研究细胞的生长发育和代谢等生物过程，以及各种生物、理化和工程环境因素对这些过程的影响。因此研究菌体的培养规律、外界控制因素对过程影响及如何优化条件达到最佳效果是发酵工程的重要任务。