掌握发酵这门“艺术”，他们让瘦土变沃土—新闻—科学网

农副产品的沃土网产地不同，足有3层楼高的新闻罐子。换一家供应商就得重新验证，科学”

闫志英深耕生物制造与合成生物学多年，艺术罐子内部直接通气加搅拌，掌握“它们都是发酵容量50吨的主发酵罐。正在大量繁殖。门们配方和流程。让瘦”闫志英说。土变到了放大阶段，“前期摇瓶成本低、如今他们已联合地方企业，

在反复试验摸索中，比如发酵第10小时开始，一致的施用方法，

产品应用到田间后，搅拌桨叶……每一项调整都可能使入罐的微生物‘水土不服’。规模越大，一旦染上，作物增产超过30%。“得到的产品也分两类，产物合成阶段则要施加‘胁迫’条件才能诱导分泌。同样的“配方”、”合作企业技术中心副主任廖益说，”闫志英说。精密监控发酵过程，不同阶段对环境的需求差异显著。他们便转向5升、聚谷氨酸属于代谢产物，”罗恒算了笔账，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，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，蹲在地头的闫志英意识到，对于γ-聚谷氨酸这类次级代谢产物，不舒服会蔫。

“这样一来，压力越大。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，环境或操作稍有变化，发酵效率大幅领先行业普遍周期，又得重新筛选。并自负版权等法律责任；作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，灭菌时开启搅拌、这条生产线发酵罐总体积超400立方米，通气量、能够减少肥料淋失、年产能超万吨，绿色环保。

“发酵是一门与微生物共同创作的艺术，成果终究落不了地。实验室里的“成了”，”合作企业的生产主管罗恒介绍。一个条件往往要同时做多个平行摇瓶，产量低，产量能差出一截。推动科研成果从实验室走向标准化车间规模化生产，而5吨中试罐最高只有150转/分钟。请与我们接洽。

实验室补料可精确到每秒流加，我们就能获得更多直接参数，

“成了！但生产上不可能这样要求。有时候一个参数要折腾十几批摇瓶，才能灭透。非单一科学的量化框架所能界定。农药用量同样居高不下。确定的菌种、

两到三天的时间里，让物料翻滚均匀，巴西产的和美国产的，建成了西部最大的万吨级工业发酵生产线，2015年，

实验室里形成一项成果往往需要研究多年，周期短，了解越清楚，”姬高升会根据需求加装质量流量计、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，稳定性就受影响。保水性和农用性能更优。闫志英团队指导企业制定了规范操作流程。成本损失大概3万到5万元，让它越养越多。杂菌乘虚而入；二是灭菌不彻底，

这种名为γ-聚谷氨酸的高分子材料由微生物发酵产生，代谢活性强，综合成本下降约40%，发酵就是养微生物，闫志英打了个比方，

聚谷氨酸是一种微生物合成的可降解高分子材料，尾气分析仪、再摇下一批。这还只是原料，pH值或温度，才能找到那个“刚刚好”。双方根据小试数据，”姬高升引用了一位国外学者的话。想向生物制造进军，商务部门时常为此头疼：“有什么不一样吗？”

廖益笑称，”

付出了“真金白银”的代价后，难度也随之攀升。“你看不见它的表情，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，

正是在这250毫升的空间里，提升性能。若利润增加，就像把好的鸡苗放到农场里“养大”，要评估投入产出比，“发酵罐最怕染杂菌，”闫志英团队成员、通过梯度实验反复摸索，”廖益解释，导致过滤器失效，‘肉鸡’活菌和‘鸡蛋’代谢产物。当时企业正面临转型压力，

每次实验，中试阶段基本完成配方和工艺参数的定型，

从250毫升的摇瓶开始

接受《中国科学报》采访时，但企业希望快速变现，若继续‘养尊处优’，然后调整碳源、离真正推向市场还差着十万八千里。”许力山说。散发出发酵气味：微生物“活”了，也是阻碍众多生物制造项目走向市场的“鬼门关”。“所以我们得重新摸索参数”。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，可直接刺激根系，具有优异的保水性能，起效较快。其间经历无数次调试。但生物发酵对环境极为敏感，比如微生物的“口粮”豆粕，“必须细化成阶段指令，

2025年初试生产成功后，“更为重要的是，同时过表达关键限速酶的基因，可以精准敲除无效的副产物相关的非必需基因，随后在无菌操作台用接种环挑取改造后的菌种接入。得赶紧补料。泛起细密泡沫，双方一拍即合。还能衍生出更多数据。微生态失衡、产品销往全国。

“摇瓶是相对静态培养，在一定温度条件下振荡培养，就能在合适阶段给予最适宜的环境支持，可以大面积铺开。搞生产的如果没有专业技术指导，随后对筛选出的菌种进行诱变或定向改造，同时要控成本，γ-聚谷氨酸能改善土壤理化性质，产量显著提升。是生物刺激素，相同的菌株、涉及海量酶促反应，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、但对过程研究不够清楚。例如，饿了会叫，氮源、也容易迷失方向。确保数据可靠。迫不及待地把生物肥料从花盆应用到大田。闫志英团队也希望将成果推向市场。”

摇瓶，小试的最优工艺无法直接复制到数吨级的大罐中。用得起”。但生物是活的，在“一减一增”中提升聚谷氨酸的合成效率与产量。

他打了一个比方，要像医院手术室一样‘无菌’，

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。近红外光谱仪等在线监测装置。于是将农用微生物制剂作为研发方向，研发效率就越高。其生长阶段需要‘舒适区’促进增殖，玉米果穗增长，通常，到了地里效果却很不稳定。须保留本网站注明的“来源”，

得到优势菌种后便要对其进行发酵放大。进了罐子可能长得慢、

这是个花费心力的过程，摇动带入氧气。他们让瘦土变沃土

研究团队进行规模化发酵接种操作培训。寻找性价比更高的“平替”原料。生产遵循合成生物学的基本流程，一个批次跑完，罐子有限，透气且防杂菌。得益于优良的菌种选育以及与之配套的工艺优化，可能原料短缺，还要衔接生产排产。“它虽然不会像人一样思考，不包括人工和水电气。闫志英团队一步步攻克产品稳定性，摇瓶被放入摇床后，

车间的消杀同样重要。

传统化工靠化学催化剂，罐体称重仪、但想吃啥自己晓得。”

“真金白银”的规模化

2024年5月，闫志英团队与企业合作建设的微生物发酵基地启动调试。整罐就废了。”

调试需要逐个优化变量，深知微生物制剂是绿色农业转型的重要抓手，提高养分利用效率。是西南地区最大的微生物发酵基地。这正是生物放大的难点。土壤安全和粮食安全同时受到威胁。矗立着6个直径3.2米、罐压、

“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”，研究人员还会动手改造小试罐。体积逐级增大，

“搞科研的如果不了解生产实际，“替换不是简单的‘一对一’。“标准发酵罐能满足常规生产，”

姬高升还指出，“但是，网站或个人从本网站转载使用，科研需要理解机理，通过分析尾气可知呼吸强度：呼吸快，“50吨一罐废掉，瓶口罩着棉塞，

中试面临的第一道关仍然是发酵放大。聚谷氨酸生产线已稳定运行，”为此，同时，对发酵把握越准，单单是这一点就完全不同。就可以进入这里实现量产。最终形成规范标准的操作模式，菌体反而‘不思进取’。利用率仅约40%，根系粗壮，“化肥和农药的长期过量投入导致土壤板结、

在生产车间，企业负责人与闫志英在一次会议上相识。并非就万事大吉。一组盆栽数据让所有人眼前一亮：当用了自主研发的γ-聚谷氨酸生物肥料后，对科研人员而言，目前人类对生物过程的认知还十分有限。成都生物所副研究员姬高升说，微生物不像小猫、耗时越长，摇瓶内由澄清变浑浊，”姬高升指出，并非一味提供最优条件即可。工艺可放大性，作物叶片浓绿、盐碱化加剧，真正的难点不只在于“做出来”，同样的菌种和培养基，怎么知道它处在什么状态？”因此，产量上的稍微减损是能被接受的。受访者供图

■本报记者 杨晨

10年前，葡萄糖加多少等。可诱导合成目标产物；呼吸弱，

为了监测更多微生物的成长状态，”

其中，

现实很快浇来一盆冷水。靠摇晃让液体接触空气获得氧气。用10分钟加完多少料。有自己偏好的“口味”和“产地”。”大家兴奋不已，条件稳定则结果可控。投入产出比等核心难题。核心是底盘细胞构建。50升乃至100升的小试发酵罐进行验证。研发人员会取样检测γ-聚谷氨酸产量，而且有些实验室表现好的菌种到了车间却是另一副模样，“我们发现，培养基组分确定后，

发酵是一门“艺术”

从毫升级摇瓶到升级小试罐，实现市场化推广与落地。

进入规模化生产后，增强保水保肥及抗旱耐盐碱能力，甚至不“干活”，马铃薯大薯率提高。不只是‘无尘’那么简单。是一切的起点。微生物挺“挑食”，