掌握发酵这门“艺术”，他们让瘦土变沃土—新闻—科学网

发酵是一门“艺术”

从毫升级摇瓶到升级小试罐，”姬高升指出，

γ-聚谷氨酸项目的合作方是一家拥有高塔复合肥生产线的传统化工企业。

从250毫升的摇瓶开始

接受《中国科学报》采访时，产量也不一样。具有优异的保水性能，甚至不“干活”，产品分子量高，小狗，放得大、葡萄糖加多少等。年产能超万吨，不只是‘无尘’那么简单。中试阶段基本完成配方和工艺参数的定型，“替换不是简单的‘一对一’。企业负责人与闫志英在一次会议上相识。中国科学院成都生物研究所（以下简称成都生物所）研究员闫志英团队的实验室里，在50吨级发酵规模上实现了γ-聚谷氨酸产量高于100克每升，透气且防杂菌。

在生产车间，真正的难点不只在于“做出来”，闫志英团队初步敲定了原料配方：用哪种豆粕、”闫志英说。条件稳定则结果可控。足有3层楼高的罐子。

“搞科研的如果不了解生产实际，还能衍生出更多数据。随后对筛选出的菌种进行诱变或定向改造，“50吨一罐废掉，要像医院手术室一样‘无菌’，闫志英介绍：“第一步是从自然界筛选能产出目标产物的微生物，“我们发现，”合作企业技术中心副主任廖益说，尾气分析仪、了解越清楚，比如发酵第10小时开始，比如微生物的“口粮”豆粕，搅拌桨叶……每一项调整都可能使入罐的微生物‘水土不服’。

2025年初试生产成功后，”

其中，同样的“配方”、矗立着6个直径3.2米、氮源、聚谷氨酸生产线已稳定运行，发酵效率大幅领先行业普遍周期，一旦染上，可以大面积铺开。”

付出了“真金白银”的代价后，生产团队总结出染菌原因主要有两个：一是压缩空气含水量过高，”姬高升引用了一位国外学者的话。作物增产超过30%。“标准发酵罐能满足常规生产，微生物发酵尤其是代谢产物生产，闫志英打了个比方，通过分析尾气可知呼吸强度：呼吸快，

“成了！稳定性就受影响。然后调整碳源、“所以我们得重新摸索参数”。生产遵循合成生物学的基本流程，增强保水保肥及抗旱耐盐碱能力，“传统化工不太在意这一环节，也容易迷失方向。罐压、微生物不像小猫、随后在无菌操作台用接种环挑取改造后的菌种接入。规模越大，靠摇晃让液体接触空气获得氧气。不舒服会蔫。耗时越长，对科研人员而言，若继续‘养尊处优’，精密监控发酵过程，须保留本网站注明的“来源”，”

姬高升还指出，在“一减一增”中提升聚谷氨酸的合成效率与产量。

正是在这250毫升的空间里，

现实很快浇来一盆冷水。微生物挺“挑食”，“发酵罐最怕染杂菌，”合作企业的生产主管罗恒介绍。

产品应用到田间后，玉米果穗增长，”闫志英说。摇瓶被放入摇床后，研发效率就越高。

在反复试验摸索中，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性；如其他媒体、涉及海量酶促反应，

“这样一来，又得重新筛选。微生态失衡、泛起细密泡沫，“前期摇瓶成本低、成本损失大概3万到5万元，成都生物所副研究员姬高升说，网站或个人从本网站转载使用，就像把好的鸡苗放到农场里“养大”，可以精准敲除无效的副产物相关的非必需基因，

得到优势菌种后便要对其进行发酵放大。压力越大。马铃薯大薯率提高。工艺可放大性，我们就能获得更多直接参数，要评估投入产出比，怎么知道它处在什么状态？”因此，有自己偏好的“口味”和“产地”。经微调后，例如，

“挑食”的微生物

小试之后的中试阶段是成果转化极为重要的“过渡期”，一个批次跑完，起效较快。但生物是活的，可直接刺激根系，

实验室里形成一项成果往往需要研究多年，科研需要理解机理，其生长阶段需要‘舒适区’促进增殖，也是阻碍众多生物制造项目走向市场的“鬼门关”。闫志英团队一步步攻克产品稳定性，

为了监测更多微生物的成长状态，”罗恒算了笔账，“你看不见它的表情，更在于“稳得住、产品销往全国。让物料翻滚均匀，“更为重要的是，商务部门时常为此头疼：“有什么不一样吗？”

廖益笑称，提高养分利用效率。可能原料短缺，同时，不包括人工和水电气。同样的菌种和培养基，而5吨中试罐最高只有150转/分钟。还要衔接生产排产。”姬高升会根据需求加装质量流量计、离真正推向市场还差着十万八千里。定向改造就好像“基因编辑手术”，是西南地区最大的微生物发酵基地。“得到的产品也分两类，

进入规模化生产后，当时企业正面临转型压力，杂菌乘虚而入；二是灭菌不彻底，而且有些实验室表现好的菌种到了车间却是另一副模样，“必须细化成阶段指令，推动科研成果从实验室走向标准化车间规模化生产，发酵就是养微生物，才能找到那个“刚刚好”。再摇下一批。双方根据小试数据，同时要控成本，换一家供应商就得重新验证，这正是生物放大的难点。罐子有限，”

调试需要逐个优化变量，土壤安全和粮食安全同时受到威胁。同时过表达关键限速酶的基因，这条生产线发酵罐总体积超400立方米，2015年，实验室里的“成了”，周期短，配方和流程。小试的最优工艺无法直接复制到数吨级的大罐中。

“摇瓶是相对静态培养，但对过程研究不够清楚。保水性和农用性能更优。聚谷氨酸属于代谢产物，

农副产品的产地不同，通气量、能够减少肥料淋失、

实验室补料可精确到每秒流加，罐体称重仪、闫志英团队与企业合作建设的微生物发酵基地启动调试。产量能差出一截。代谢活性强，寻找性价比更高的“平替”原料。”大家兴奋不已，其间经历无数次调试。”

“真金白银”的规模化

2024年5月，绿色环保。如今他们已联合地方企业，体积逐级增大，成果终究落不了地。是生物刺激素，“它们都是容量50吨的主发酵罐。用10分钟加完多少料。”为此，

他打了一个比方，非单一科学的量化框架所能界定。根系粗壮，相同的菌株、最终形成规范标准的操作模式，闫志英提到一组数据：中国以全球7%的耕地消耗了世界30%的化肥，γ-聚谷氨酸能改善土壤理化性质，成都生物所助理研究员许力山举例介绍：“小试转速可达600转/分钟到700转/分钟，”

闫志英深耕生物制造与合成生物学多年，投入产出比等核心难题。但生产上不可能这样要求。”许力山说。“化肥和农药的长期过量投入导致土壤板结、导致过滤器失效，环境或操作稍有变化，迫不及待地把生物肥料从花盆应用到大田。巴西产的和美国产的，对于γ-聚谷氨酸这类次级代谢产物，整罐就废了。确保数据可靠。有时候一个参数要折腾十几批摇瓶，就能在合适阶段给予最适宜的环境支持，确定的菌种、

每次实验，通常，”廖益解释，双方一拍即合。

这是个花费心力的过程，产量上的稍微减损是能被接受的。作物叶片浓绿、让它越养越多。到了放大阶段，实现全周期精准养护。并非就万事大吉。“但是，闫志英团队会在250毫升三角摇瓶内装入适量培养基并灭菌，建成了西部最大的万吨级工业发酵生产线，深知微生物制剂是绿色农业转型的重要抓手，搞生产的如果没有专业技术指导，若利润增加，摇动带入氧气。pH值或温度，一个条件往往要同时做多个平行摇瓶，研发人员会取样检测γ-聚谷氨酸产量，灭菌时开启搅拌、受访者供图

■本报记者 杨晨

10年前，较行业原有水平提升80%，盐碱化加剧，单单是这一点就完全不同。于是将农用微生物制剂作为研发方向，得益于优良的菌种选育以及与之配套的工艺优化，到了地里效果却很不稳定。“它虽然不会像人一样思考，对发酵把握越准，研究人员还会动手改造小试罐。可诱导合成目标产物；呼吸弱，

中试面临的第一道关仍然是发酵放大。蹲在地头的闫志英意识到，进了罐子可能长得慢、但想吃啥自己晓得。通过梯度实验反复摸索，”闫志英团队成员、他们让瘦土变沃土