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。

成果与项目的背景及主要用途： 菌糠是指以棉籽壳、木屑、稻草、玉米芯、甘蔗渣及多种农作物秸秆、工业 废料（如酒糟、醋糟、造纸厂废液及制药厂黄浆废液等）为主要原料栽培食用菌 后的废弃培养基。菌糠主要含有物质是纤维素、半纤维素、木质素、抗营养因子 和少量的蛋白质，这些原料作为培养基栽培食用菌后，通过食用菌菌体的生物固 氮作用、酶解作用等一系列生物转化过程，粗蛋白质、粗脂肪含量均比不经过食 用菌发酵前提高二倍以上，纤维素、半纤维素、木质素等均已被不同程度的降解， 其中粗纤维素降低了 50%以上，木质素降低 30%以上，棉酚降低 60%以上，同 时还产生了多种糖类、有机酸类和生物活性物质。据报道，我国菌糠年产量在 200 万吨以上大部分当作废料而被浪费掉，给环境造成了很大的污染，一些菌糠 可以被用作畜禽饲料，并且用废弃菌糠来改良土壤可以做到废物利用、改善环境， 实现农业的可持续发展。 我国土壤绝大部分严重缺磷、缺钾，化学肥料中的磷元素和钾元素在施肥后 很快被固化，不再能够被植物使用。解磷菌、解钾菌及固氮菌是生物益生菌肥中 的主要菌株，使用这些土壤益生菌可以提高土壤中植物可利用氮磷钾的利用率。 如果能够利用废弃菌糠大规模培养这三种菌，制备成为生物菌肥，将会极大的增 211天津大学科技成果选编 加菌糠做为肥料的优势。本项目利用菌糠培养解磷菌、解钾菌、固氮菌，制备成 为生物菌肥，预期产生极大的经济效益和社会效益。 技术原理与工艺流程简介： 本项目拟利用处理后的废弃菌糠残渣培养酵母、解磷菌、解钾菌、固氮菌， 优化发酵条件，提高菌体量，获得制备微生物菌肥的最佳工艺路线。 天津大学从农业废弃物堆肥中筛选出 7 株解磷能力较强的菌株，其中菌株 FL7 表现出较好的解磷效果，FL7 解磷量为 436.63mg/L。该菌株已经于 2010 年 7 月 13 日在中国微生物菌种保藏中心进行保藏（保藏号：CGMCC NO.4008）。 本课题组还从农业废弃物堆肥中筛选得到解钾菌 K3、固氮菌 N1。解钾菌 K3 解 钾量达 4.10mg/L、固氮菌 N1 固氮量为 1.81×10—2mol/L。 另外，天津大学已经建立了以菌糠为基质培养解磷、解钾、固氮菌的发酵条 件，经过发酵条件优化，制备的菌肥中三种菌的含量达到 48.62×108CFU/g，其 中解磷菌 2.4×108cfu/g，解钾菌 25.22×108cfu/g，固氮菌 21×108cfu/g，均远高于 国标。 应用领域：生物、农业领域 合作方式及条件：具体面议

γ-聚谷氨酸（γ-PGA）是谷氨酸单体以γ-羧基与氨基相缩合的一种聚氨基酸，γ-PGA主链上有大量游离羧基存在，使聚谷氨酸具有水溶性聚羧酸的性质，如强吸水保湿性能，可用于化妆品、食品、分散剂、螯合剂、建筑涂料、防尘等领域，主链上的大量羧基易于修饰，为材料的功能化提供了条件，利于改性制备一系列功能材料。γ-PGA同时亦具有优良的生物可降解性和生物相容性，对环境无污染，对人体无毒害，用作医药、生物医用材料、化妆品、食品和环保等领域有明显优点。本实验室筛选得到一株γ-PGA高产菌株（已获专利授权：γ-聚谷氨酸及其盐的制备方法，CN0112787.2），并对合成工艺条件进行了优化；采用提纯新工艺，降低了生产成本，提高了产品质量。同时，还开展了γ-PGA吸水材料的制备、绿色水处理剂、肥料增效等领域的应用研究。本项目已申请4项国家发明专利。

本项目采用检测、诊断、控制、优化等技术，研发成功集工艺、设备、控制及软件于一体的智能发酵罐装置与系统，包括 20L—1000L 系列全自动发酵罐和中试线、大型发酵车间 DCS 分布控制系统及软件等。发酵过程智能装置采用嵌入式计算模块为内核结构，软硬件紧密结合，依据发酵工艺特点，融合数字化检测与控制、监测诊断、过程优化、发酵专家经验等技术，具有高可靠性、灵活性和可扩展性，以液晶触摸屏来集中显示和设定各种发酵参数，操作简便，可方便地实现与上位计算机的通信，构成分布式控制系统，也可直接连接 Internet，实现远程监控。发酵过程分布式控制系统，采用工程师站+控制站的 DCS 或 FCS 结构，发酵过程智能装置、PLC 或智能仪表均可作为控制站，工程师站完成数据保存、显示、故障检测与诊断、以及优化调度等功能。主要技术性能指标如下： 1) 具有自动在位清洗、自动原位灭菌, 清晰的大视镜观测孔，多样可靠的接种方式； 2) 测量和控制参数包括温度、DO、pH、空气流量、压力、转速、称重、泡沫、多路流加等； 3) pH 分段设置和控制，控制精度+-0.1； 4) 温度分段设置和控制，控制精度+-0.2； 5) 溶解氧分段设置和控制，控制精度+-2%； 6) 空气流量分段和控制，控制精度+-0.1； 7) 历史数据存储和管理、曲线显示和分析、工艺参数的设定、输出打印、远程传输、安全密码设置等； 8) 离线采样录入接口； 9) 多种在线分析仪接口：底物和产物浓度分析仪、称重、在线尾气分析仪、近红外光谱、活细胞检测等仪表的接口； 10) 提供多种软件模块：故障检测与诊断模块、底物和产物浓度的智能控制模块、智能流加模块、基于离线采样和在线采样的多采样率的数据分析模块等。 

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%。 

研发阶段/n内容简介：低热值微生物多糖是由霉菌产生的一种高分子多糖，可作为食品稳定剂、增粘剂和低热纤维素食品。目前只日本有生产，价格为2000~3000日元/公斤。我国有少量进口。该成果可直接进行工业化生产。这种产品的发酵生产已通过湖北省科技厅主持的鉴定，技术填补国内空白，居国内领先水平。主原料为淀粉质类农副产品，如稻米、玉米、土豆等，主要设备有发酵罐等。产业化所需投入资金：按年产500吨规模设计，总投资3000万元，其中设备投资约二千多万。

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。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 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；5L罐分批发酵低聚果糖的产量（42 h）达到43.34g/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5L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5000Dal，纯度95%以上。 项目优势：                                                    （1）低聚果糖产品产量高：101.7g/L；产品纯度高：95%以上； （2）解淀粉芽孢杆菌属农业部规定可使用的微生物菌种； （3）所构建的重组菌株是采用无痕敲除法从解淀粉芽孢杆菌而来，菌株不含抗性基因，具有安全性； （4）采用国内发酵企业通用的发酵设备即可实施生产。

 浓香型白酒采用续糟发酵工艺， 经过多轮次发酵在糟酪中生成有机酸、醇类、酘类和酷类等物质。长年发酵的窖池通过不断的自然选择与驯化，形成了一批与产香有关的独

从多种环境中筛选出具有高效增殖和益生能力的枯草芽孢杆菌、腊样芽孢杆菌、乳酸杆菌、酵母菌、反硝化菌等微生物菌株，分别建立了高密度发酵工艺和菌体回收、节能干燥、高活力保藏以及制剂复配技术。