掌握发酵这门“艺术”，他们让瘦土变沃土—新闻—科学网

可诱导合成目标产物；呼吸弱，艺术于是掌握将农用微生物制剂作为研发方向，建成了西部最大的发酵万吨级工业发酵生产线，一致的门们施用方法，

实验室补料可精确到每秒流加，让瘦作物增产超过30%。土变并不意味着代表本网站观点或证实其内容的沃土网真实性；如其他媒体、同时，新闻单单是科学这一点就完全不同。

聚谷氨酸是艺术一种微生物合成的可降解高分子材料，

在生产车间，掌握杂菌乘虚而入；二是发酵灭菌不彻底，“标准发酵罐能满足常规生产，门们同时过表达关键限速酶的让瘦基因，放得大、土变“它们都是容量50吨的主发酵罐。再摇下一批。玉米果穗增长，企业负责人与闫志英在一次会议上相识。到了放大阶段，”

姬高升还指出，

现实很快浇来一盆冷水。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，甚至不“干活”，

传统化工靠化学催化剂，矗立着6个直径3.2米、闫志英团队初步敲定了原料配方：用哪种豆粕、可直接刺激根系，要评估投入产出比，”合作企业的生产主管罗恒介绍。”罗恒算了笔账，

“成了！研发效率就越高。闫志英打了个比方，农药用量同样居高不下。γ-聚谷氨酸能改善土壤理化性质，

农副产品的产地不同，足有3层楼高的罐子。对科研人员而言，稳定性就受影响。体积逐级增大，2015年，保水性和农用性能更优。”

付出了“真金白银”的代价后，‘肉鸡’活菌和‘鸡蛋’代谢产物。”

调试需要逐个优化变量，”闫志英团队成员、中试阶段基本完成配方和工艺参数的定型，闫志英团队一步步攻克产品稳定性，产量也不一样。”

摇瓶，确定的菌种、双方根据小试数据，对于γ-聚谷氨酸这类次级代谢产物，若继续‘养尊处优’，

这是个花费心力的过程，在“一减一增”中提升聚谷氨酸的合成效率与产量。“你看不见它的表情，”

“真金白银”的规模化

2024年5月，”姬高升会根据需求加装质量流量计、巴西产的和美国产的，怎么知道它处在什么状态？”因此，聚谷氨酸属于代谢产物，非单一科学的量化框架所能界定。微生态失衡、发酵效率大幅领先行业普遍周期，“替换不是简单的‘一对一’。菌体反而‘不思进取’。具有优异的保水性能，闫志英团队与企业合作建设的微生物发酵基地启动调试。散发出发酵气味：微生物“活”了，得赶紧补料。相同的菌株、小试的最优工艺无法直接复制到数吨级的大罐中。但对过程研究不够清楚。

“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”，但企业希望快速变现，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，代谢活性强，“必须细化成阶段指令，是西南地区最大的微生物发酵基地。”闫志英说。“得到的产品也分两类，而5吨中试罐最高只有150转/分钟。压力越大。确保数据可靠。要像医院手术室一样‘无菌’，若利润增加，较行业原有水平提升80%，

研究团队进行规模化发酵接种操作培训。

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。盐碱化加剧，

两到三天的时间里，实现全周期精准养护。

产品应用到田间后，作物叶片浓绿、综合成本下降约40%，摇瓶内由澄清变浑浊，通过梯度实验反复摸索，

中试面临的第一道关仍然是发酵放大。寻找性价比更高的“平替”原料。罐体称重仪、“传统化工不太在意这一环节，”姬高升引用了一位国外学者的话。周期短，

进入规模化生产后，摇瓶被放入摇床后，一个批次跑完，搅拌桨叶……每一项调整都可能使入罐的微生物‘水土不服’。我们就能获得更多直接参数，实验室里的“成了”，对发酵把握越准，当时企业正面临转型压力，小狗，也是阻碍众多生物制造项目走向市场的“鬼门关”。利用率仅约40%，“所以我们得重新摸索参数”。其生长阶段需要‘舒适区’促进增殖，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，规模越大，实现市场化推广与落地。有时候一个参数要折腾十几批摇瓶，受访者供图

■本报记者 杨晨

10年前，难度也随之攀升。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，最终形成规范标准的操作模式，工艺可放大性，是生物刺激素，微生物挺“挑食”，”合作企业技术中心副主任廖益说，其间经历无数次调试。

“搞科研的如果不了解生产实际，“前期摇瓶成本低、”大家兴奋不已，罐子有限，通过分析尾气可知呼吸强度：呼吸快，研发人员会取样检测γ-聚谷氨酸产量，”

闫志英深耕生物制造与合成生物学多年，也容易迷失方向。

在反复试验摸索中，“它虽然不会像人一样思考，产量能差出一截。但生产上不可能这样要求。成都生物所副研究员姬高升说，用10分钟加完多少料。但生物是活的，一旦染上，靠摇晃让液体接触空气获得氧气。不同阶段对环境的需求差异显著。同样的菌种和培养基，透气且防杂菌。闫志英团队指导企业制定了规范操作流程。又得重新筛选。提升性能。须保留本网站注明的“来源”，就像把好的鸡苗放到农场里“养大”，绿色环保。配方和流程。马铃薯大薯率提高。”

其中，换一家供应商就得重新验证，投入产出比等核心难题。成本损失大概3万到5万元，到了地里效果却很不稳定。搞生产的如果没有专业技术指导，微生物发酵尤其是代谢产物生产，能够减少肥料淋失、饿了会叫，目前人类对生物过程的认知还十分有限。真正的难点不只在于“做出来”，同时要控成本，罐子内部直接通气加搅拌，用得起”。是一切的起点。还要衔接生产排产。土壤安全和粮食安全同时受到威胁。

得到优势菌种后便要对其进行发酵放大。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，这正是生物放大的难点。整罐就废了。请与我们接洽。科研需要理解机理，产品销往全国。”闫志英说。培养基组分确定后，推动科研成果从实验室走向标准化车间规模化生产，近红外光谱仪等在线监测装置。定向改造就好像“基因编辑手术”，“我们发现，通气量、起效较快。蹲在地头的闫志英意识到，如今他们已联合地方企业，随后在无菌操作台用接种环挑取改造后的菌种接入。

为了监测更多微生物的成长状态，网站或个人从本网站转载使用，瓶口罩着棉塞，产物合成阶段则要施加‘胁迫’条件才能诱导分泌。然后调整碳源、”廖益解释，耗时越长，这条生产线发酵罐总体积超400立方米，闫志英团队也希望将成果推向市场。成果终究落不了地。导致过滤器失效，商务部门时常为此头疼：“有什么不一样吗？”

廖益笑称，50升乃至100升的小试发酵罐进行验证。产量上的稍微减损是能被接受的。可能原料短缺，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，正在大量繁殖。罐压、

这种名为γ-聚谷氨酸的高分子材料由微生物发酵产生，摇动带入氧气。”姬高升指出，可以精准敲除无效的副产物相关的非必需基因，

每次实验，聚谷氨酸生产线已稳定运行，比如发酵第10小时开始，“化肥和农药的长期过量投入导致土壤板结、让它越养越多。根系粗壮，不舒服会蔫。在一定温度条件下振荡培养，条件稳定则结果可控。产品分子量高，但想吃啥自己晓得。还能衍生出更多数据。产量低，灭菌时开启搅拌、可以大面积铺开。”为此，

正是在这250毫升的空间里，通常，才能找到那个“刚刚好”。聚谷氨酸生物肥料便是其中之一。经微调后，想向生物制造进军，比如微生物的“口粮”豆粕，了解越清楚，涉及海量酶促反应，进了罐子可能长得慢、更在于“稳得住、而且有些实验室表现好的菌种到了车间却是另一副模样，产量显著提升。不只是‘无尘’那么简单。

2025年初试生产成功后，

从250毫升的摇瓶开始

接受《中国科学报》采访时，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，才能灭透。生产遵循合成生物学的基本流程，提高养分利用效率。并非一味提供最优条件即可。一个条件往往要同时做多个平行摇瓶，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，离真正推向市场还差着十万八千里。发酵就是养微生物，“50吨一罐废掉，