本产品和技术依据细胞代谢流在线检测与计算分析原理，配置上除常规的温度、搅拌转 速、消泡、pH、溶解氧浓度 (DO) 等测量控制以外，还增添了发酵液真实体积、高精度补料量 (如基质、前体、油、酸碱物) 测量与控制，高精度通气流量与罐压电信号测量与控制，并与尾 气CO2和O2分析仪或质谱仪连接。可精确得到发酵过程计算机参数优化与放大所必需的包括 各种代谢流特征或工程特征的间接参数，如摄氧率 (OUR) 、二氧化碳释放率 (CER) 、呼吸商 (RQ) 、体积氧传递系数 (KLa) 、比生长速率 (µ) 等。广泛应用于生物制药 (传统生物制药和现 代基因工程制药) 、食品轻工发酵、农业生物 (微生物饲料、微生物农药、微生物肥料和动物 疫苗) 、新兴生物能源和石化环保等行业工业化工程项目的系统设计和全面技术实施。带动了 多个行业技术进步。

重金属、有毒有机物排放入海后,被海洋生物吸收并随食物链积累与放大,严重损害海产品的质量,威胁生态环境与人类健康。因此,开展室内养殖海水主要污染重金属、有机物的有效净化技术研究,对于提高养殖海水环境质量和保证水产养殖业可持续健康发展具有重要意义。 本文针对室内养殖海水污染特点和海水高复杂体系对重金属测定的化学干扰问题,研究和建立了测定重金属离子新方法;从海水中筛选出耐重金属离子的细菌,借助现代分子生物学技术对微生物进行研究;用海藻酸钠和四氧化三钴固定化,进行室内养殖海水中重金属吸附和有机物去除研究。借助XPS、XRD、FTIR、SEM等手段研究了海水中重金属离子去除机理。

选育高产菌种和发展赖氨酸生产对于提高食品中蛋白质 利用率,增强人民体质以及发展家禽饲养业等具有十分重要的意义,对于以谷物为主要食物的我国尤为重要。本实验室通过诱变选育和基因工程手段对大肠杆菌进行改造，获得一株高产赖氨酸生产菌株，发酵培养 36 h，赖氨酸盐酸盐产量高达 193 g/L，葡萄 糖得率为 74%左右。 关键技术 (1)本研究以玉米浆为氮源，有效的降低了发酵成本； (2)以葡萄糖为原料生产 L-脯氨酸的高转化率发酵，该法绿色、环保、可持续，具有经济竞争力，有很好的产业应用前景； (3)以大肠杆菌为宿主，不仅缩短了发酵周期，而且也降低了染菌几率。 

通过基因工程手段，构建了高产 L-天冬氨酸酶和 L-天冬氨酸-α-脱羧酶共表达重组菌株。主要技术指标： 在转化体系中，湿菌体添加量 20 g/L，底物 富马酸 158.0 g/L，转化周期 12~14 h，β-丙氨酸产量 118.6 g/L，底物摩尔转化率 98%；(2) 湿菌体添加量 30 g/L，底物富马酸 216.0 g/L，转化 12~14 h，β-丙氨酸产量 162.1 g/L，底物摩尔转化率 98%。 关键技术 以大肠杆菌为宿主，生长快，周期短，催化效率高；(2)以廉价的富马酸为底物生产高附加值β-丙氨酸，成本低，收益高；(3)微生物转化具有专一性强、条件温和的优点，该法绿色、环保、可持续，具有经济竞争力，有很好的产业应用前景。 

L-缬氨酸是生命有机体的重要组成部分，在生命体内物质代谢调控和信息传递等许多方面扮演着重要角色。L-缬氨酸属于八种必需氨基酸之一，也是三种支链氨基酸之一。L-缬氨酸发酵是典型的代谢控制发酵。国内虽有天然蛋白质水解液分离提取 L-缬氨酸的产品，但由于其产量很低，质量不佳，纯度不高，所以无法实现大规模工业化生产。利用微生物发酵法生产 L-缬氨酸具有原料成本低，反应条件温和及易实现大规模生产等优点，是一种非常经济的生产方法。但是， 以微生物发酵法生产 L-缬氨酸，国内大多数菌株的产酸水平不高，特别是 L-缬氨酸的生产水平和产量远不能满足国内市场的需求。因此，开展发酵法生产 L-缬氨酸的研究具有极其重要的意义。本研究室通过高通量筛选策略，获得一株高产缬氨酸的黄色短杆菌。 

成果描述：借助白酒微生态研究构建的白酒菌种库及信息资源库，运用现代生物工程技术实现传统酿酒工艺中废弃物资源的高效利用。将传统制曲工艺与复合酶、复合酵母配合技术相结合，精心制作而成的具有较高的产酯能力和出酒率的丢糟专用酿酒微生物制剂。可以提高原材料利用率、增加酒糟单细胞蛋白、消化性酶、有机性矿物质的含量等。市场前景分析：可应用于食品加工、酿造或发酵产品生产企业。产品有良好的市场前景。与同类成果相比的优势分析：白酒丢糟专用的酿酒微生物制剂，为浅褐色粉粒，含高活性酿酒酶类和多种生香酵母，每吨酒渣可再产50度酒20kg。年产300吨，年销售收入300万元。

番茄红素具有强抗氧化作用，有卓越的防癌、抗癌、预防心血管疾病等功效，在食品、保健品、化妆品以及医药领域具有重要用途。目前，国外已将这一产品广泛用于食品添加剂、功能性食品、医药原料等方面。2003 年，美国《时代》杂志把番茄红素列在“对人类健康贡献最大的食品”之首，番茄红素由于其优越的功能和防癌、抗癌作用，被誉为“植物黄金”，成为“二十一世纪医药保健制品 新宠”。 本项目采用生物发酵法生产番茄红素，具备了工业化开发的条件，生产工艺成熟，产品质量稳定，番茄红素产量可达 1.5-2.5g/L，处于国内领先水平。 创新要点 采用三孢布拉酶菌发酵生产番茄红素，其合成水平高于多种生物体，而且具有生产原料易获得，不受自然条件限制，周期短和适用工业生产等优点。 

成果简介： 微生物除臭技术是利用能够转化或者降解恶臭物质的特殊微生物的高效吸附、吸收和降解作用对生活污水和生活垃圾等散发的含硫、含氮等恶臭气体进行净化，将硫化氢、硫醇和氨气等恶臭成分转化为无害无臭的物质，达到改善空气质量、保护人民身体健康的目标。其基本原理是利用微生物把溶解水中的恶臭物质吸收于微生物自身体内，通过微生物的代谢活动使其降解的一种过程。从微生

低聚果糖是由果糖基连接生成的多糖，微生物来源的果聚糖是含 有β (2→6) 糖苷键及少量β (2→1)侧链的果聚糖，低聚果糖具有改善肠道菌群平衡的作用。低聚果糖特有的理化特性和生理功效如水溶 性膳食纤维、双歧杆菌增殖因子等是以高纯度低聚果糖为原料作实验 而得结论。除了具有天然多糖共同的特点如生物相容性、生物降解性、 安全无毒，还具有抗肿瘤、抗糖尿病、免疫增强、降血脂等多种重要 的生物学功能，而且可用于制备纳米材料，在生物医药和功能食品等 方面具有巨大的应用潜能，体现出巨大的潜在市场价值。 国内目前 以酶转化法生产的低聚果糖执行国家低聚果糖标准 GB/T 23528- 2009，产品是蔗糖-果糖或果糖-果糖聚合度为 2-9 的功能性低聚糖， 分子量为 342-1476。 新一代低聚果糖采用菌体发酵法合成生产，美 国市售产品分子量约 5000。是很好的益生元产品。 项目特色和创新之处： 南开大学环境微生物与微生物制造研究室从发酵食品中分离得 到一株解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens LL3），它能够利用 蔗糖合成低聚果糖。为了提高低聚果糖的产量和纯度，项目组采用温 敏质粒结合反向筛选标记-------无痕基因敲除法对菌株的其他胞外产 物和六个胞外蛋白基因以及 3 个细菌胞外多糖基因（簇）进行了敲除； 5 L 罐分批发酵低聚果糖的产量（42 h）达到 43.34 g/L。为了进一步 提高蔗糖酶的分泌表达，项目组整合强启动子和信号肽对菌种进行改 造，在 5 L 发酵罐采用补料分批发酵工艺，菌株低聚果糖产量达 101.7 g/L。分子量约 5000 Dal，纯度 95%以上。 项目特色： 1. 菌种（Bacillus amyloliquefaciens）LL3 是分离自传统发酵食品，生 产主要原料为蔗糖；菌种改造采用无痕基因编辑技术，具有安全性 2. 补料分批发酵产量为：101.7 g/L;分子量约为 5000；纯度大于95.0%; 3. 授权专利号为：ZL201410405975.2 市场应用前景： 目前,低聚果糖的应用领域逐步扩大，除了生产人类保健品口服 制剂之外，在中老年营养品、中老年专用奶粉、婴儿奶粉、部分营养 饮料等中实施添加；某些化妆品中也需要加入低聚果糖。还是替代抗 生素在饲料中添加的主要成分之一。随着肠道菌群影响人类健康研究 新成果的不断报道，低聚果糖----益生元/膳食纤维越来越受到人们 的青睐。开展该产品的生产将会获得巨大的经济效益和社会效益。另 外，生产中实施废菌体回用技术工艺，可使发酵做到近零排放，具有 绿色生态效益.

已有样品/n首次实现利用葡萄糖为原料微生物高效合成灯盏乙素，在3升发酵罐，发酵93h，灯盏乙素产量可达500毫克/升，预计近期内能达到3克/升，并已初步建立了提取工艺。灯盏乙素微生物合成技术与传统生产方法相比，灯盏乙素生产能不受土地种植面积和植物生长时间限制、生产效率不受自然条件限制、对环境更加友好、灯盏乙素含量高成份单一、分离提取更容易、成本大幅降低，具有很好的应用前景。目前国内灯盏乙素年产量约10吨，随着国内市场逐年增长，五年内灯盏乙素需求量至少可增长到70吨，如果国际市场打开，灯盏乙素纯品需求