柠檬酸是一种重要的有机酸，安全无毒，广泛应用于食品、化工、医药等领域，年产量已达160万吨。中国是世界上最大的柠檬酸生产国与出口国，黑曲霉发酵是工业生产柠檬酸的主要途径，因此研究黑曲霉的代谢过程有着重要的意义。　　本文以黑曲霉发酵生产柠檬酸为研究对象，建立了发酵过程的控制论模型。首先结合文献中已经取得的研究成果和组学实验数据（根据代谢组学数据确定参与代谢的主要物质），构建了黑曲霉生产柠檬酸的中心代谢网络，该网络包含21个生化反应。然后根据模型的特点和计算要求，并结合蛋白组学数据和转录组学数据，对中心代谢网络进一步简化，得到了包含有15个转运反应和胞内代谢反应的简化代谢网络。　　根据控制论模型的基本假设和代谢通量分析，确定了简化代谢网络中的基本代谢途径（收敛代谢或者发散代谢）及相应的竞争类型（替代型竞争或者互补型竞争）。基于竞争类型和最优化原理，通过匹配定律和比例定律计算得到控制变量。对胞外非生物物质进行物质平衡建模，包括底物的吸收和产物的生成，并引入调节器模型描述发酵初期酶系未完全建立的情况下底物的转运情况。对胞内的生物物质，包括细胞的生长过程和胞内主要代谢物，以及胞内的酶建立物质平衡，并将控制酶活性的控制变量u和控制酶生成速率的控制变量v耦合到物质平衡方程中，对模型进行修正。此外，建立了 ATP和NADH的动态平衡，并对在线发酵数据，主要是OUR和CER进行了仿真研究，并建立了胞外淀粉水解和葡萄糖转运模型。　　给出了控制论模型的仿真结果及其与实验数据的对比。实验数据包括：胞外总糖浓度、还原糖浓度、柠檬酸浓度、细胞物质和蛋白组学数据。通过比较发现，模型可以比较准确地描述系统的宏观和微观行为。结合控制变量、胞内酶浓度变化及胞内代谢物和代谢通量的变化，解读了发酵机理，发现该模型有改善发酵过程、提高柠檬酸产量的应用潜力。