益生芽孢杆菌因其独特的优势可用来制成新型、高效、低残留的微生态制剂，广泛应用于工业、农业、医学等科学研究领域。目前，国内外益生芽孢杆菌产业化关键技术存在诸多问题。如：活菌数低、出芽率低、货架期短、生产工艺研究不够深入、产品稳定性差等。 项目组在完成系列国家及省部级项目基础上，经过十几年的研究，攻克了芽孢杆菌发酵集成技术，主要包括：N+诱变结合荧光探针追踪，筛选出性状优良的菌种；多阶段发酵与高密度培养结合，大幅提高菌体密度、芽孢出芽率及菌体适应环境能力；构建图像采集，发明新型反应器，进一步优化菌体生长条件；将反应分离耦合技术应用于发酵，解除发酵过程中产物对菌体生长及体内酶活力的抑制作用，实现高浓度的发酵、提高芽孢出芽率、降低产物分离能耗、简化产物分离过程。 创新优势： 项目组采用专利技术生产研发系列益生芽孢杆菌：蜡样芽孢杆菌活菌数由2亿cfu/g提高到8亿cfu/g，符合市售要求并高于农用微生物菌剂国家标准(GB20287-2006)3倍以上；芽孢形成率达到了89.02%，比国内最高提高33.6%，发酵周期21天，比国内最短时间缩短38.2%；凝结芽孢杆菌活菌数由0.5亿cfu/g提高到12亿cfu/g；地衣芽孢杆菌活菌数由10亿cfu/g提高到13亿cfu/g。筛选出海藻糖、聚乙二醇400、吐温80、谷氨酸钠及甘油5种芽孢保护剂，延长芽孢半衰期45%以上，对菌体活性起到良好的保护效果。在示范区内应用，病害抑制率达89%。项目生产的蜡样芽孢杆菌粉参照标准WS-10001-(HD-0902)-2002，检验为类白色粉末，干燥失重为3.3%，小于7.0%，异常毒性符合规定，霉菌小于10个/克，低于标准规定100个/克，未检出控制菌，活菌数为731亿/克，达到国家规定的质量检测标准。 申请国家发明专利17项，授权14项；发表论文59篇，SCI收录43篇；出版专著5部。

本发明公开了一种地衣芽孢杆菌及多阶段发酵的方法，属于发酵工程技术领域；所述的地衣芽孢杆菌，其分类命名为地衣芽孢杆菌，菌种的拉丁学名是Bacillus?licheniformis，参据的微生物：NJWGYH?833051，保藏日期是2012年5月25日，保藏中心登记入册编号是CGMCC?No.6155。该方法主要包括：种子的活化、接种前准备及接种、多阶段溶氧控制过程、分批补料发酵阶段，以多阶段发酵生产地衣芽孢杆菌，使其菌体活力得到了大幅度提高。本发明操作简单，成本低，地衣芽孢杆菌菌体活力较高，有利于实现工业化生产。

1.发酵液的澄清过滤技术 在抗生素（头孢类、硫酸连杆菌类、青霉素类、红霉素类等）、有机酸（赖氨酸、谷氨酸、L-乳酸柠檬酸、核苷酸等）、酶制剂（植酸梅等）以及其它医药和食用产品的生产中，采用陶瓷膜超滤技术替代板框、转鼓、离心、硅藻土等传统过滤工艺进行发酵液的菌体和大分子脱除，有以下突出优点： »高效成分收率高，比采用传统过滤方式提高5-12％； »分离精度高，透过液杂质含量少、澄清透明，减轻后续处理难度； »浓缩倍数高，大大降低水使用量，废水排放量少； »连续工作时间长，再生简单高效，费用是有机膜的1/5-1/10； »膜元件使用寿命长，是有机膜的3-10倍； »配套的纳滤浓缩，形成膜集成系统。 陶瓷膜在发酵工业中已成功应用，并取得了开创性的成果： »建立了膜污染形成的动力学方程，解决了膜污染问题，开发出专用的膜清洗再生方法； »有效解决了目标产物的降解和失活问题； »通过改变常规物料洗水方式，有效提高了膜的渗透通量和抗污染性，减少了洗水用量，提高了目标产物的收率；正是这些问题的解决，实现了陶瓷膜在生物发酵行业的规模应用。 2.氨基酸生产中的应用技术 在谷氨酸发酵液除菌中的应用： 采用陶瓷膜进行谷氨酸发酵液的除菌，不仅可以回收蛋白，而且可以显著降低离交过程的洗水量，同时降低污水处理负荷。将陶瓷膜应用于谷氨酸发酵液除菌过程，可实现除菌、洗菌、浓缩过程连续化操作。 乳酸生产中的应用： 目前，已经开展了将陶瓷膜应用于乳酸工业生产的技术研究和市场推广工作。陶瓷膜技术与活性炭吸附技术集成应用于乳酸工业生产中，能起到克服传统乳酸生产工艺中的流程长、处理难度大、能耗高、成本高、产品纯度低等缺陷，对提高产品竞争力将有重要的意义。 甘氨酸净化中的应用： 甘氨酸又名氨基乙酸，溶于水，微溶于乙醇，是食品、医药、化工等重要原料之一。采用陶瓷膜分离技术去除工业级甘氨酸中的微量悬浮杂质，以得到食品级、医药级甘氨酸产品。 该技术已实现了工业化应用，工业化装置为两套各8 m2的陶瓷微滤膜设备，用于甘氨酸净化过程中粉末活性炭的去除，年处理3000吨甘氨酸，目前该装置已稳定运行一年，平均通量800 l•m-2•h-1；膜再生方便，清洗周期约1个月，采用纯水冲洗即可，同时清洗后水还可用于生产过程中。采用陶瓷膜微滤净化后，甘氨酸产品经高倍显微镜检测未发现残余活性炭粒子，完全满足了出口的质量要求。 3.中药生产及植物提取技术 传统中制药剂采用水提醇沉加蒸发工艺，周期长、建设成本高、能耗大、收率低、操作环境差、环境污染严重、三废治理成本高。 用无机陶瓷膜对中药水提液进行澄清处理有显著优点：水提液无须冷却可直接过滤，减少生产环节，膜的再生方便；除菌彻底，膜本身可直接高温灭菌；无论中药水提液性质如何，对膜本身没有影响；对中药有效成份基本无截留等。 陶瓷膜用于中药生产和植物提取的显著特点： ▲降低防爆等级，基础建设和生产线投资费用少，利于安全生产； ▲减少工序，缩短生产周期； ▲节省溶媒，降低原料成本和治污成本； ▲有效成分降解和流失少，色素等不增加； ▲能同时去除悬浮颗粒，菌体、鞣质、淀粉、胶体、蛋白、部分色素等大分子，澄明度高； ▲膜元件寿命长、再生简便费用低，操作过程稳定，产品质量能得到充分保证； ▲配套纳滤浓缩，形成膜集成系统。

2 015 年我国实施了史上最严的环境保护法，对企业污染排放做出严格规定， 对违法排污企业惩罚力度大大加强。食品和药品发酵企业的废水/废渣的资源化 利用是降低企业运行成本的有效途径。发酵废水/废渣由于其有机质含量高、可 生化处理性好和成分相对稳定的特点，非常适用于微生物电化学产氢气。 微生物电化学产氢所用到的装置称作微生物电解池。该装置被质子交换膜分 隔成一个阳极室和阴极室。在阳极室，生长在电极表面的微生物能够降解有机物 生成二氧化碳、质子和电子。质子和电子分别通过质子交换膜和外电路到达阴极， 两者在一定的外电压（>0.2 V）作用下在阴极生成氢气。整个装置可以实现污水 中有机物的去除，同时回收氢气。

本项目获 2018 年中国轻工业联合会科技进步奖一等奖柠檬酸是一种重要的三羧酸类化合物，广泛应用于食品、医药、化工等领域，是当前世界上产量和消费量最大的食用有机酸，是世界第二大发酵产品。虽然发酵法生产柠檬酸起步较早，但目前其生产技术仍存在问题，如发酵种子培养周期长、活力低；发酵菌种影响柠檬酸合成的生理、代谢特性认识有限；传统同步糖化发酵工艺原料利用不充分；柠檬酸提取过程能耗高，废水有机物浓度高、处理难度大等。因此，本项目在江南大学刘龙教授带领下实现了传统的技术升级和转型，实现绿色智能化生产。获 2018 年度中国轻工联合会科技进步一等奖 主要创新内容及技术突破： 1、建立了结合超声波诱导孢子快速萌发与种子糖化酶水平表征的移种策略， 发酵强度由 2.55 g·L-1·h-1 提升至 2.85 g·L-1·h-1（提升幅度 11.8%）； 2、进行了柠檬酸发酵生产菌株的系统生物学分析，发现发酵后期的低 pH 环境可激活柠檬酸合成相关基因的表达，葡萄糖作为效应物可激活其转运蛋白的表 达； 3、强化同步糖化发酵方式，利用葡萄糖模糊预测模型结合糖化酶阶段添加的策略补偿发酵中后期 pH 急剧降低导致的葡萄糖供给速率不足，中试规模发酵强度进一步提升至 3.15 g·L-1·h-1，残总糖由 19.2 g·L-1 下降至 13.2 g·L-1（下降幅度 31.3%）； 4、应用模拟移动床实现了柠檬酸发酵液连续分离提纯及废水资源再利用，在实现了清洁化生产的同时柠檬酸收率达到 98%，较传统钙盐法提高 5%。 

丁二酸又名琥珀酸，是生物炼制产品工程中最重要的碳四平台化合物，是制备多种重要化工中间体（1，4-丁二醇、四氢呋喃、g-丁内酯等）与生物可降解材料（PBS）的原料，市场需求总量将有望由目前的1.8万吨扩展至400万吨。传统生产方法采用的是从丁烷经顺丁烯二酸酐通过电解生产，生产污染大，成本高，抑制了丁二酸这一大宗化学品的发展潜力。生物法生产丁二酸的主要原料来源广泛且价格低廉（玉米、废乳清、工农业生产废料等），可以减少对不可再生资源的消耗，微生物合成丁二酸的过程中吸收并固定CO2用于菌株的代谢，并最终生成丁二酸，每生产1kg丁二酸，将会有0.37kg的CO2被固定。如果将发酵生产丁二酸与另一大宗发酵产品乙醇的生产过程进行耦合，更可将发酵生产乙醇产生的CO2加以利用，减少温室气体的排放，并同时生产出丁二酸、乙醇等产品。该制备技术具有产物浓度高、原料来源丰富、分离简便、产品质量高等优势。可利用葡萄糖、玉米粉糖化液、纤维素/半纤维素水解糖液并在发酵中固定二氧化碳气体作为碳源，在较高葡萄糖浓度下（100g/L）实现了较高浓度产物的累积（60~70g/L），生产强度达1.5g/（L•h），丁二酸提取收率≥80%，产品纯度≥98%。拥有具有自主知识产权的丁二酸生产菌株：产琥珀酸放线杆菌NJ113，该菌株具有良好的丁二酸生产性状，生产水平目前处于国际先进、国内领先。建立了从种子培养、厌氧发酵、产物分离提取及检测分析等一系列较为完整的上下游工艺，具有路线简单、便于操作、绿色清洁等优点。

研发阶段/n内容简介：本研究是以发酵、酿造、制糖、制药等工厂的副产品米渣(湿渣蛋白含量35%)为主要原料，采用多菌种发酵的生物工程新技术，将米渣中的蛋白质降解为可溶性游离的复合氨基酸和短肽营养液。该营养液配比合理，不含任何色素和防腐剂，是一种独特的发酵型纯天然保健饮品，色泽为淡黄色，清亮、透明，酸甜可口。该研究选用了多种正交试验法对单、双、多菌种的种子和发酵配养基配方、工艺路线及参数等关键技术进行优选、对比，验证扩大试验，掌握了该技术的关键。据查新检索目前国内外未见有相同工艺产品的文献报道。中试成果

该成果 2013 年获全国商业科技进步奖二等奖。主要创新成果有： 1. 应用葡萄酒风味物质变化规律生产特色新产品工艺优化体系。 2. 营养保健葡萄酒生产工艺优化以及关键技术。 3. 酒泥酵母甘露糖蛋白提取应用技术与高档特色葡萄酒生产工艺集成开发。4. 建立了新工艺产业化应用及技术转移新模式。

本发明公开了一种可实现固体废弃物层递式发酵的搅拌装置及反应器。包括：一中心轴；一用于轴向推送物料的输送螺旋，同心固定于该中心轴一侧且从轴端向轴中间位置呈渐缩式延伸；以及若干搅拌桨叶，与输送螺旋同轴固定于该中心轴另一侧。基于该搅拌装置，可将其设置于筒体内形成用于固体废弃物的反应器。本发明中搅拌桨叶的布设标准为：在旋转过程中不产生沿中心轴轴向的推送力。由此，可在反应器内形成分层发酵体系。该体系能够大大降低新旧物料的混合率，有效控制固体物料在反应器中的停留时间，提高输出物料的降解效率，提升最终产品质量。

本项目针对筛选优良生产性状菌株、提高菌株生长性能、增强菌株有机酸合 成能力、提升菌株环境适应性等四个制约有机酸发酵过程效能的技术瓶颈，发展和实践了一整套提高短链有机酸发酵过程性能的的策略与方法。(1) 在菌株筛选方面，建立了基于微生物生理特性的理性定向筛选技术、基于有机酸生化特性的高通量定向选育技术。(2) 在营养供给方面，建立了基于全基因组序列的微生物营养需求解析技术、基于微生物营养需求的定向定量元素供给技术。(3) 在代谢流调控方面，建立了辅因子调控碳代谢流速度和流向的方法、微生物亚细胞代谢工程的碳流分区调控技术，发展了基于最优合成途径的碳代谢流流向及通量的调控方法、基于转运子工程的代谢流传输调控方法、基于微生物生理特性的分阶段过程控制技术。(4) 在环境适应性方面，建立了胁迫与耐受响应的有机酸发酵强化技术、发展了环境适应性的全局调控因子扰动解析技术。