由于某些微生物比较脆皮，高转速可能会导致微生物的破裂：
细胞破裂：高剪切力可能直接导致微生物细胞壁的破裂，释放出细胞内的物质。这不仅会影响微生物的存活率，还可能对后续的发酵或处理过程产生不利影响。
代谢产物泄漏：细胞破裂后，细胞内的代谢产物会泄漏到环境中。这些代谢产物可能具有生物活性或毒性，对环境和人类健康造成潜在威胁。
发酵效率降低：如果大量微生物细胞在发酵过程中破裂，会导致发酵液中细胞浓度的降低，从而影响发酵效率和产物产量。
对于好氧微生物来说，氧中毒的机理主要涉及氧自由基的过量生成与损害以及抗氧化防御系统的失衡。在高氧浓度或压力下，好氧微生物可能面临氧化应激的风险，导致细胞结构和功能的破坏以及细胞死亡。因此，在培养和应用好氧微生物时，需要控制适当的氧气浓度和压力条件，以确保其正常生长和代谢活动。因此需要通过限制通气比进行控速发酵。
在高通气状态下，如果微生物所处的环境中氧气浓度过高，可能会对其造成损害，甚至导致死亡。这种损害机制可能与氧自由基的生成和攻击有关。
控制通气量：在发酵过程中，应根据微生物的需求和耐受性合理控制通气量，避免过高或过低的氧气浓度。
监测氧浓度：定期监测发酵液中的氧浓度，确保其在适宜的范围内。
优化发酵条件：除了通气量外，还应关注其他发酵条件如温度、pH值、底物浓度等，以创造最适合微生物生长和产物合成的环境。
加强设备维护：确保发酵设备处于良好状态，避免设备故障导致通气量异常。
高浓度底物会抑制微生物代谢，主要是因为以下几个方面：
3.1. 底物浓度的增加会导致溶液的渗透压升高，从而影响微生物的生长和繁殖。高浓度的底物会抑制微生物的生长和繁殖，因为过高的渗透压会破坏细胞膜，导致细胞失水或过度吸水，从而对细胞的正常功能产生影响。
3.2. 高浓度的底物可能会导致代谢途径的饱和。当底物浓度达到一定水平时，相应的酶可能会达到饱和状态，从而导致底物浓度进一步增加时，反应速度不再增加。
3.3. 高浓度的底物还可能会诱导产生代谢 overflow现象。当底物浓度过高时，微生物可能会启动不必要的代谢路径，导致能量浪费和副产物的生成，这也会影响目标产物的的学习。在微生物代谢研究中，控制底物浓度对于调节代谢途径、提高目标产物产量和效率具有重要意义。
产物浓度过高会显著抑制微生物的生长与代谢，减缓发酵速率，甚至导致发酵失败。高浓度产物可能直接毒害细胞，影响酶活性和代谢途径，同时增加发酵液渗透压，破坏细胞平衡。因此，控制发酵速率至关重要，通过调节培养条件、添加抑制剂等手段，维持适宜的产物生成速度，防止过度积累。同时，提升产物分离速率，实现边发酵边分离的耦合工艺，能有效降低产物浓度，减轻抑制作用，保障发酵过程稳定进行，提高产物产量与品质。解决方案以耦合发酵或灌流培养为主。
耦合发酵工艺，即边发酵边分离的技术，是一种将发酵过程与产物分离过程紧密结合的先进工艺。它通过在发酵过程中采用适当的分离技术，如膜分离、萃取等，实时将产物从发酵液中分离出来，从而有效降低产物浓度，解除对微生物的抑制作用，提高发酵效率和产物产量。这种工艺不仅优化了发酵过程，还提高了产品的纯度和回收率，是现代生物发酵工业的重要发展方向。
mRNA稳定性下降：在快速生长的条件下，细胞内的mRNA稳定性可能会受到影响，导致与蛋白质合成相关的mRNA降解速度加快。这将减少可用于翻译的mRNA数量，进而影响蛋白质的合成。
核糖体功能受损：虽然核糖体本身不会因生长速率过快而直接减少，但快速生长可能导致的代谢压力增加和资源分配不均等问题可能间接影响核糖体的功能。例如，核糖体可能无法获得足够的能量或氨基酸来支持高效的蛋白质合成。
蛋白质折叠和修饰异常：由于缺乏高尔基体和内质网，在快速生长的细胞可能无法为新生蛋白质提供足够的折叠和修饰环境。这可能导致蛋白质无法正确折叠成具有生物活性的构象，或者无法获得必要的糖基化、磷酸化等修饰，从而影响其功能和稳定性。
由于以上所述原因，对于原核类微生物来说通过调整培养基成分、补料策略、温度等方式来控制微生物的生长速率，有助于保持细胞内的代谢平衡和基因表达调控的稳定，从而提高蛋白质的合成效率和质量。
在微生物工艺中，控速发酵是确保各阶段平衡的关键。通过精细调控发酵速率，可以优化时间、生物量、营养和能源的分配。通过分段工艺设计，综合考虑微生物生长周期，维持适宜的生长条件，避免过快或过慢导致资源浪费或产物抑制。控速发酵旨在实现资源最大化利用，提高产物质量和产量，是现代生物发酵工业的重要策略。