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多尺度参数相关的工业发酵过程优化与放大技术
项目来源于国家科技部 “973”重大基础研究、“863”重点项目和上海市重点项目，旨在解决工业发酵过程优化与放大中的科学问题和生产实践推广，此技术可广泛应用到生物制药、食品工业、化工、农业等多个应用领域，开发的技术及工艺、工程和装备均处于国际先进水平。
项目技术特点：
（1）提出了工业发酵过程工程的多尺度优化理论，建立了基于细胞代谢的宏观代谢流检测与控制和参数相关分析的优化研究方法，建立了基于细胞生理代谢特性和反应器流场特性相结合的工业发酵放大方法；
（2）研制了专门用于发酵过程优化与放大研究用的装备，并应用到工业发酵过程中；
（3）建立了基于工业发酵过程数据处理与实时远程诊断的工业发酵过程信息处理系统；
（4）开发了专门用于过程优化与放大研究用软件包；
（5）已应用到十余个产品的过程优化中，产品产量大幅度提高；
（6）实现生物过程工艺、工程、装备一体化研究。
曾三次获得国家科技进步二等奖，近年申请专利十余项。
华东理工大学
2021-04-13
功能性醋酸菌/乳酸菌及其发酵调控技术
本项目涉及功能性醋酸菌/乳酸菌及其发酵调控技术，可用于果蔬饮品、酵素、新型调味品的发酵制造。水果、蔬菜等农产品由于其保质期短，运输成本高，较适宜于在原产地或产地附近进行深加工，以延长保质期及产品附加值。发酵类果蔬饮品由于经过微生物处理，在口味、质地以及营养成分等方面均得到了显著改善，其中果蔬类益生菌类发酵饮品，更是得到关注健康的消费人群的青睐。然而目前市场中的发酵果蔬汁类产品，鱼龙混杂，很多产品存在发酵程度不高；高度依赖后调配；微生物混乱及发酵过程控制不科学；食品安全性不能得到保障等问题。
针对这一类型的产品，本项目从发酵菌种、发酵工艺、功能成分分析以及产品标准化等方面系统的进行了研发。
1）丰富的菌种：本课题组拥有近百株背景明确、安全可靠、发酵性能优良 的微生物，形成了完备的酿造用菌种库，包括乳酸菌、醋酸菌、酵母菌、米曲霉等。可以针对不同的发酵原料以及最终产品口感及质构的要求，选择一种益生菌或复合发酵菌种，实现个性化的定制需求。
2）科学工艺：通过科学的发酵工艺及过程控制，实现了乳酸菌等微生物的高密度培养，活菌数可达 100 亿/ml。大幅降低生产成本和周期，混菌发酵可由几个月缩短至 10 天内，乳酸菌发酵缩短至 24 小时内。实现高效的物质转化，总酸可以达到 6%，提高产品品质及生产稳定性。
3）成分分析：建立了完备的发酵产品成分分析技术平台。针对与产品风味、以及肠道调节、增强免疫等健康功能紧密相关的有机酸、短链脂肪酸、多酚、多肽等功能成分进行精确定量分析以及健康功能评价。
4）产品风味: 本课题组研发的果蔬发酵产品口味浓郁、发酵特色明显，无不良异味。避免了发酵后的过度调配及添加剂的使用，即可达到较优的感官要求。符合健康、绿色的现代加工食品的需求。
江南大学
2021-04-13
美白发酵中草药化妆品及系列酵素产品
美白发酵中草药化妆品：以筛选的高抗氧化酵母、乳酸菌发酵中草药，获得了高抗氧化活性和高酪氨酸酶抑制率的发酵组方，红景天发酵后红景天苷和酪醇含量显著增加，具有很强的美白、去斑功效，产品具有安全、绿色、纯天然、功效显著等优点。美白发酵中草药国内尚未空白，本项目技术国内领先；技术基本成熟，市场转化可行性高，投资不大，预期效益可观。合作企业：化妆品。系列酵素产品：本项目采用优选的纯种复合益生菌发酵，品质量稳定、发酵效率高、周期短(2-3 年缩短到 2-3 个月)。 在发酵菌种、工艺、新有效成分的创制上均有所突破，根本原料的选择和配伍，可生产减肥养颜、护肝降脂降压、提高免疫力抗肿瘤、壮阳等系列产品，本项目产品天然绿色、健康安全，不添加任何化学添加剂、防腐剂，色素等。酵素产品具有调节内分泌、排毒养颜、延缓衰老加强新陈代谢活化各器官功能，提高人体免疫力；促进消化吸收，调节体质，协助治疗各种慢性疾病；燃烧脂肪，保持体力充沛，美容瘦身等功效。已申报发明专利。
江南大学
2021-04-11
基于风味导向的固态发酵白酒生产新技术及应用
发明了白酒特征风味强化新技术，稳定了白酒中的特征风味。首次鉴定出产生白酒不良风味的微生物，发明了不良风味消除新技术，降低白酒中不良风味物的浓度。形成了发酵—风味微生物组合纯种制曲新技术。实现了原酒品质鉴别与基酒组合过程的科学定量控制。
江南大学
2021-04-11
过氧化氢酶发酵生产及应用
筛 选 得 到 一 株 具 有 良 好 过 氧 化 氢 酶 生 产 性 能 的 菌 株 嗜 热 子 囊 菌 Thermoascus aurantiacus WSH03-01,经优化摇瓶发酵产酶水平达到优化前的 10 倍。确定了添加乙醇优化过氧化氢酶的发酵工艺并放大。最终在 1500L 罐中发酵120 小时，产酶达到 3650U/mL。T. aurantiacus WSH03-01 所产过氧化氢酶的热稳定性较好。最适在工业化应用试验中，利用过氧化氢酶处理漂白棉织物后的残余过氧化氢，处理效果达到了传统高温大量漂洗的前处理水平，处理过程中节水近 1/2,节能 1/3，废水排放量减少 50%左右，减轻了污水处理的负担。在 1500L罐中发酵 120 小时，产酶达到 3650U/mL。
江南大学
2021-04-11
椰浆发酵椰果工业化生产关键技术
传统椰浆椰果生产多采用经验式、作坊式的生产模式，存在菌种活性不易控制、易受气候影响等问题。项目采用传统椰浆椰果生产菌种，系统研究了椰浆椰果发酵使用原料、菌种、发酵环境以及发酵条件对椰浆椰果生长的影响，解决了椰浆椰果工业化规模化上产过程中的原料、菌种、发酵环境等技术难题，实现了椰浆野果的工业化、常年化生产，社会和经济效益明显， 推广应用前景广阔。
成果的技术水平：
项目通过检测分析不同国家椰浆的相关理化、微生物指标，研究了不同椰浆对椰果发酵生产的影响：通过醋酸控制杂菌生长，实现了椰浆无需热力杀菌：菌种经过驯化选育后通过环境控制及发酵调控技术，实现了远离椰子产地的椰果工业化生产，在国内首次解决了椰浆椰果不能常年生产的技术难题。通过对椰浆和环境原始菌数控制，采用菌种逐级扩培的工艺，降低接种量，缩短发酵时间，并建立了工业化生产菌种长活力的判定方法。在农业部《椰纤果》标准的基础上，制定了椰果企业标准及椰浆原料标准；优化了 工业化生产椰浆椰果的工艺；设计建成了现代化、十万级的净化车间，实现通风和温度的实时控制。最终椰果产品得率≥58%，收率≥28kg 椰果/kg 椰浆，95%以上处于厚度 10~13mm，白度 35%~40%，硬度 4~7N 优级品德范围。本技术达到国际领先水平，建议推广应用。
江南大学
2021-04-13
黄酒发酵过程品质稳定性监控系统构建及应用
黄酒发酵易受外界条件影响，品质稳定性较差，目前黄酒的发酵和品质控制主要依靠经验，没有有效的评价体系。项目针对黄酒发酵化学成分分析复杂耗时，香气成分及变化规律不明确，优势微生物组成不清楚等难题进行了研究，主要成果如下：1.针对传统的化学检测过程耗时耗力的缺点，利用衰减全反射- 中红外光谱结合多元数据提取和非线性数学工具建立了黄酒发酵过程中主要化学成分（总糖、总酸、酒精度、氨基酸态氮）的快速无损检测方法。2.使用电子鼻建立了黄酒发酵液的雷达指纹图谱，并建立了统计质量控制分析（SQC）模型，可以快速测定黄酒发酵样品品质稳定性；3.项目创新性的提出和实现了通过分析功能微生物组成监控黄酒发酵过程及稳定性的思路，建立了黄酒发酵过程中微生物群落组成数据库，对黄酒发酵微生物稳定性进行有效监控。
江南大学
2021-04-13
耐胁迫植物乳杆菌定向选育及发酵关键技术
本项目以具有优良益生功能的植物乳杆菌为研究对象，筛选得到了耐胁迫相 关靶点基因和蛋白，发明了基于环境因子耐胁迫耐受的菌种定向选育技术；发明 了基于体外实验、细胞模型和活体动物模型的功能评价方法。可实现具有减除食源性危害因子功能菌株的靶向性高通量筛选。发明了一系列菌株高活性培养和高效制备的发酵关键技术，创新开发了植物乳杆菌新产品。
江南大学
2021-04-11
魔芋飞粉微生态克菲尔减肥保健食品
研发阶段/n内容简介：魔芋飞粉是在魔芋加工过程中，由魔芋表皮等部分组成的粉末，含有约25％的蛋白质，游离的氨基酸质量分数为2.25％，再加上蛋白态氨基酸，氨基酸总量可达23％。此外，魔芋飞粉还含有对人体必需的微量元素铁、锌、铜、锰和葡甘聚糖等。发酵克菲尔使用一种将乳酸菌发酵和酵母发酵同时进行的发酵剂-克菲尔粒。该成果采用通过乳酸菌、啤酒酵母、葡萄酒酵母、黑曲霉等菌共生发酵制备的克菲尔发酵乳为原料，经酶解得到的高支链氨基酸寡肽能够显著调节血脂水平，具有减肥保健功能，可以开发成新型的发酵乳功能食品。魔芋
湖北工业大学
2021-01-12
PCR生物仪器
项目成果/简介:聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）是一种用来快速扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，可用于生物体外进行特殊DNA复制。该技术被广泛应用在刑侦、医学、生物学研究等多个领域，在基因工程技术中更是有着无法替代的重要作用。作为PCR扩增反应的重要仪器，PCR仪是DNA扩增的各种生产、研究的必要基础工具。其应用前景将随着基因工程和基因技术的发展而不断扩展。 所研发的PCR生物仪器具有低成本、高精度、高稳定性、温度变化迅速、可调温度梯度大等特点。其加热系统采用了多模块分区加热的模式，通过加热模块的协调工作，可实现系统准确的分区域、分时段精确控制，工作过程中可实现20℃以上的温度梯度。温度控制系统采用了自适应模糊控制方法，通过控制参数的实时调整，实现了温度控制对于使用环境的自适应，从而提高了系统对于环境条件、自身热量积累、系统自身温度变化等干扰的抵抗能力，增强了系统温度控制的准确性和精度，温度控制精度可达0.3℃。同时，利用分环节温度控制设计，解决了温度变化时反馈温度不准确的问题，通过基座温度的适当超调，提高了控制目标温度的响应速度，即使在接近目标温度时，加热速率依旧可保持1.5℃/s以上，且能够保证目标温度无超调。应用范围:该项目产业化预期能够实现巨大的社会价值和经济价值。其产业化不仅能够填补国产高精度梯度PCR生物仪器的市场空白，同时还能够促进我国基因工程技术的发展。 目前，该项目已经初步实现循环过程中的温度高精度控制。在实验条件下完成了20℃的温度梯度自适应验测试，实现了0.3℃的控制精度要求。项目即将进入深入开发测试、模型样机试制和细节参数优化阶段。 本项目成果具有完全自主知识产权，具有良好的市场推广价值，可考虑实施多种推广方式相结合的方式。以技术开发、技术服务为主体，在成果转化的同时，结合市场反馈信息，开展更深入的技术研发工作。项目阶段:试验阶段效益分析:所研发的PCR生物仪器，具有和国内外一线产品比肩的性能，可满足各种PCR扩增反应的生产、研究需求。在梯度模式下，能够通过设置一系列的梯度退火温度进行扩增，从而在一次PCR扩增中就可以筛选出表达量高的最适合退火温度，应用于研究未知DNA退火温度的扩增实验时，可有效节省试验时间、提高实验效率。在不设置梯度的情况下亦可当作普通的高精度PCR仪使用。
同济大学
2021-04-10