Die Identifikation von Engpässen im Stoffwechsel von Produktionsorganismen ist bisher nicht in biotechnologischen Produktionsprozessen möglich. In dieser Arbeit wurde ein neuer experimenteller Ansatz entwickelt, um Mikroorganismen während eines biotechnologischen Prozesses entnehmen und in einem parallel betriebenen Bioreaktor untersuchen zu können. Über Kurzzeitexperimente von wenigen Minuten werden im Messreaktor verschiedene Stoffwechselsituationen initiiert und die biologischen Antworten mit Hilfe von Stofffluss- und Metabolomanalysen quantitativ erfasst. Mit Hilfe eines kinetischen Modells des intrazellulären Stoffwechsels und einer Sensitivitätsanalyse konnte damit erstmalig die Kontrollstruktur des Zentralstoffwechsels in Escherichia coli während einer Kultivierung im Zulaufverfahren bestimmt werden.