在发酵过程中，有些参数可以通过测量仪器直接测得，而有些参数是不能直接得到的，然而这些参数在发酵调节中又是非常重要的控制参数，只能借助可以测得的直接参数通过计算获得。
一、体积溶氧速率与溶氧系数
通常情况下，氧在纯水中的溶解度为6～10g/m3，在发酵液中为6～8g/m3，在发酵过程中需氧量为0.5～5.0g/（L？h）。溶氧量是需氧发酵中非常重要的控制指标，在发酵过程中体积溶氧系数和溶氧速率是设计和放大的主要依据。
溶氧速率（Na）是指在单位时间内单位体积液体溶解氧的量，单位g/（L？h）或mol//（L？h）。体积溶氧系数（kLa）是以c-c为推动力的体积溶氧系数，单位1/h。可以用Na推算测出，二者的关系为：
测定生物反应器中体积溶解氧系数的方法有许多种，其中最常用的有亚硫酸盐氧化法、稳态氧平衡法和动态法。
（一）亚硫酸盐氧化法
亚硫酸盐氧化法简单易行，此法实际上测定的是亚硫酸盐的水溶液，而不能测定发酵醪，只具有相对意义。但在研究生物反应器的性能时，具有较高的实用价值。
1.测定原理
以Cu2+作为催化剂，溶解在水中的氧能立即氧化溶液中的亚硫酸根离子，使之成为硫酸根离子：
若反应器中装入亚硫酸盐和少量催化剂铜离子（0.5mol/L Na2SO3水溶液，加1×10-3mol/L的CuSO4），同时进行通风搅拌，则反应器中氧的传递和反应过程可表示为：
在常温下，亚硫酸根离子的氧化反应是很快的，其反应速度远大于氧的溶解速度，所以氧一经溶于液相就立即被反应（反应液中的氧浓度c→0）。这样溶氧速度就成了控制氧化反应的决定因素，通过测定反应液中亚硫酸根离子浓度的变化即可测定出溶氧速度。进一步计算即可得出溶氧系数。
2.溶氧速率的计算
反应液中亚硫酸根离子的浓度可用碘量法测定，反应液中的Na2SO3与过量的碘作用生成Na2SO4：
3.体积溶氧系数的计算
在亚硫酸盐氧化法条件下，由于反应速度很快，而氧的溶解速度较慢，所以氧一经进入液相即被反应，实际上液相氧浓度c=0.于是：
4.各溶氧系数之间的换算
溶氧系数的表示方法有多种，其单位各不相同，取决于传质推动力的表示方法。
亚硫酸盐氧化法的特点是简单易行，多用于反应器性能的研究；不能测定实际的发酵醪，只具有相对意义；在发酵醪中的实际溶氧系数大约为亚硫酸盐氧化值的50%左右。
（二）稳态氧平衡法
在微生物通风培养过程中，一方面以一定的溶氧速率（Na）向培养液供氧，另一方面微生物以一定的耗氧速率消耗溶解氧。由此可知，培养液中溶氧浓度的变化取决于氧供需速率大小的变化。在稳态情况下，氧的供需速率相等，液相中的溶氧浓度和出口空气中的氧分压都保持不变。
在稳定条件下，利用气体氧分析仪，通过进出口气体的氧平衡计算，可测定发酵过程中的溶氧速率Na值。与氧电极配合，可测定体积溶氧系数kLa值。
（三）动态法
动态法是在非稳态条件下，通过连续测定醪液中溶解氧随时间的变化曲线来确定kLa值。测定方法有两种，一种是在发酵过程中暂时停止通风，短时间后继续通风，从而使发酵液中的溶氧处于不平衡状态；另一种是在没有微生物细胞的醪液中，首先用惰性气体（氮气）将其中的氧替换，然后通空气，醪液中的溶氧浓度将逐渐上升。
动态法由于可用来测定各种实际的发酵液，近年来得到广泛应用。
1.发酵过程中动态法测定kLa值（Na>；r，dc/dt>；0）
2.模拟发酵醪中动态法测定kLa值（r=0，dc/dt>；0）
上述方法有一定的局限性，反应器的供氧能力必须大于微生物的耗氧能力，否则r下降，式（8-11）不能成立；发酵过程频繁停止供气可影响发酵生产及耗氧速率，从而影响测定结果。可以模拟发酵液进行动态法测定。
实验开始前，通入惰性气体N2，将醪液中的溶解氧置换，使氧浓度c0=0.然后正式通空气，则氧浓度c逐渐上升，用氧电极连续测定并记录醪液中氧浓度的变化。对式（8-13）积分，并将t0=0、c0=0代入，可得：
3.电极响应时间Tr对kLa值测定的影响
当用仪表来测量某一变化的参数时，仪表的指示值总是落后于参数的实际值。从测量开始至仪表指示值达实际值的95%（或99%）时所需的时间叫做响应时间Tr。通常，氧电极的Tr=10～60s。因此直接用上述方法求得的kLa值有较大的误差，不同性能的氧电极测量同一实验系统往往会得到不同的结果。因为kLa值趋近c的变化值，而实际的c变化值大于仪表c的变化值，所以实际的kLa的值大于仪表测定的kLa值。
为了解决这一问题，生物工程学者提出了各种电极模型来修正实验结果，大大提高了测定kLa值的准确性。不过这些模型在进行数据处理时比较复杂，下面介绍一种比较简单的电极模型。
采用动态法测定kLa值时，反应器本身的混合时间必须很短。如果反应器在开始通风时不能使空气在反应器中均匀分布，溶氧浓度在反应器中的分布就会不均，这样就会直接影响测定结果。一般地讲，只有当TM1.1，表示糖走EMP途径，生成乙醇；RQ=0.93，生成柠檬酸；RQ<；0.7，表示生成的乙醇被当做基质再利用。
3.检测菌体生长与耗糖情况
通过检测出口气体中CO2的浓度，便可以计算出CO2的释放率，进而根据碳平衡计算出细胞的生长速率，得出发酵液中的细胞浓度。同时可以计算出耗糖速率，得到发酵液中的残糖浓度。这些数据都可以作为指导生产的依据。
RQ值还可以反映发酵过程的溶氧情况，当供氧不足时，易形成还原性强的代谢产物，排气中CO2浓度上升，造成RQ值上升。也可以通过控制RQ值来控制补糖工艺中糖的流加，如青霉素发酵中，如果糖流加过快，发酵液中糖浓度过高，就会生成大量有机酸，CO2释放率增大，RQ值上升，表明应适当减少糖液流加。
三、比生长速率和比生产速率
在发酵过程中，可以通过各种检测器测量细胞浓度（x）、底物浓度（S）、产物浓度（P），比生长速率、比生产速率根据其与这些直接参数的函数关系，可以通过计算获得。
比生长速率和比生产速率的计算方法参见第六章第二节。
