Yoshida等(1973年)首先發展了補料分批培養，即在分批培養過程中間歇或連續地補加新鮮培養基，而不從發酵體係中排出發酵液，使發酵液的體積隨著發酵時間逐漸增加。補料分批培養又稱半連續培養或半連續發酵，是介於分批培養過程與連續培養過程之間的一種過渡培養方式。目前，補料分批發酵已在發酵工業上普遍用於氨基酸、抗生素、維生素、酶製劑、單細胞蛋白、有機酸以及有機溶劑等的生產過程。
一、補料分批發酵的類
由於目前補料分批發酵的類型很多，分類比較混亂，還沒有統一的分類方法。就補料的方式而言，有連續補料、不連續補料和多次周期性補料；每次補料又可分為快速補料、恒速補料、指數速度補料和變速補料；按生物反應器中發酵體積區分，又有變體積和恒體積之分；從生物反應器數目分類又有單級和多級之分；從補加的培養基成分來區分，又可分為單一組分補料和多組分補料。發酵過程中不同的補料方法對細胞密度、生長速率及生產率均有影響。
二、補料分批發酵的動力學
設係統內的培養液體積V、微生物濃度X以及營養物濃度S等均隨時間變化，稀釋率D也將按下式減少：
所以，分批補料操作是一個不穩定的過程。分批補料操作的另一個特點是——營養物的補入速率不一定是恒速。分批補料操作的優點是能夠人為地控製流加底物在培養液中的濃度。分批操作中一次加入的底物在分批補料操作中逐漸流加，因而可根據流加底物的流量及其被微生物的利用率來確定流加量。
如果建立物料衡算式，微生物菌體濃度變化可表示為:
dVSdt=FX0+rXV（6-12）
而營養物濃度的變化可表述為:
dVSdt=FS0-rSV（6-13）
式中
rX=μX,rS=rXYX/S（6-14）
總物料濃度的變化可表述為:
dVdt=F（6-15）
這裏的F可以是時間的函數F(t)。
在X0＝0的情況下，式(6-12)可寫成:
d(VX)dt=dVdtX+dXdtV=μXV(6-16)
合並式(6-15)和式(6-16)，可得:
dXdt=-FVX+μmaxSkS+SX（6-17）
同樣，營養物質的衡算式可簡化為:
dSdt=(S0-S)FV-μmaxSkS+S·XYX/S（6-18）
式(6-16)、式(6-17)和式(6-18)均是分批補料操作時的數學模型，如果操作條件下各種動力學參數給定，經解上述微分方程，便可獲得罐內X、S、V、D等隨時間t的變化規律。
三、補料分批發酵的優點
補料分批發酵是介於分批發酵和連續發酵之間的一種微生物細胞的培養方式，它兼有兩種培養方式的優點，並在某種程度上克服了它們所存在的缺點。補料分批發酵的一些優點。