La logique du contrôle du taux dans la fermentation microbienne s’articule en grande partie autour du contrôle du taux de réactions catalysées par des enzymes au sein des micro-organismes. Les enzymes sont des protéines qui catalysent les réactions chimiques dans les organismes vivants. Ils peuvent accélérer le processus de réaction sans modifier le changement d’énergie global de la réaction. Au cours du processus de fermentation microbienne, le taux de réaction catalysée par les enzymes affecte directement le taux de production de métabolites et l'efficacité de la fermentation. Des taux de réaction rapides et stables catalysés par des enzymes peuvent aider à améliorer l’efficacité de la fermentation, à réduire le temps de fermentation et potentiellement à augmenter la pureté et le rendement du produit.
L’activité de l’enzyme est significativement affectée par la température. D’une manière générale, chaque enzyme a sa plage de température optimale, dans laquelle l’activité enzymatique est la plus élevée et la vitesse de réaction la plus rapide. Par conséquent, en contrôlant la température de fermentation, la vitesse de la réaction catalysée par l'enzyme peut être régulée. Par exemple, pour certains micro-organismes qui nécessitent une fermentation à haute température, un environnement à haute température approprié peut être fourni pour accélérer la réaction catalytique enzymatique ; tandis que pour les micro-organismes qui nécessitent une fermentation à basse température, une température plus basse doit être maintenue pour maintenir l'activité de l'enzyme.
L’activité enzymatique est également affectée par le pH. Chaque enzyme a sa plage de pH optimale. Si l’on s’écarte de cette plage, l’activité enzymatique diminuera ou sera même inactivée. Par conséquent, en régulant la valeur du pH du bouillon de fermentation, la vitesse de la réaction catalysée par l'enzyme peut être affectée. La valeur du pH du bouillon de fermentation peut être testée régulièrement et des régulateurs acido-basiques peuvent être ajoutés selon les besoins pour maintenir l'état de fermentation optimal.
La concentration du substrat est l’un des facteurs importants affectant la vitesse des réactions catalysées par les enzymes. Une concentration de substrat trop élevée peut entraîner une inhibition du substrat et réduire la vitesse de réaction, tandis qu'une concentration de substrat trop faible peut limiter la vitesse de réaction. Il est donc nécessaire de contrôler le dosage et le taux de dosage du substrat pour maintenir une plage de concentration de substrat appropriée.
De plus, les micro-organismes ont également besoin de certains nutriments pour maintenir leur croissance et leurs activités métaboliques pendant le processus de fermentation. L’apport de nutriments adéquats contribue à augmenter la vitesse et l’efficacité des réactions catalysées par les enzymes.