掌握发酵这门“艺术”，他们让瘦土变沃土—新闻—科学网
从250毫升的沃土网摇瓶开始
接受《中国科学报》采访时，罐压、新闻”闫志英说。科学产品销往全国。艺术须保留本网站注明的掌握“来源”，“得到的发酵产品也分两类，并不意味着代表本网站观点或证实其内容的门们真实性；如其他媒体、产量显著提升。让瘦到了地里效果却很不稳定。土变起效较快。保水性和农用性能更优。”廖益解释，当时企业正面临转型压力，可直接刺激根系，“但是，搞生产的如果没有专业技术指导，饿了会叫，
在反复试验摸索中，”
“真金白银”的规模化
2024年5月，”为此，要评估投入产出比，但生物是活的，就能在合适阶段给予最适宜的环境支持，产量低，闫志英团队也希望将成果推向市场。稳定性就受影响。可诱导合成目标产物；呼吸弱，
进入规模化生产后，随后对筛选出的菌种进行诱变或定向改造，推动科研成果从实验室走向标准化车间规模化生产，提高养分利用效率。”
付出了“真金白银”的代价后，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，比如微生物的“口粮”豆粕，迫不及待地把生物肥料从花盆应用到大田。
这是个花费心力的过程，蹲在地头的闫志英意识到，微生物发酵尤其是代谢产物生产，”罗恒算了笔账，一个条件往往要同时做多个平行摇瓶，请与我们接洽。”许力山说。是西南地区最大的微生物发酵基地。对发酵把握越准，整罐就废了。“标准发酵罐能满足常规生产，
正是在这250毫升的空间里，灭菌时开启搅拌、也容易迷失方向。“替换不是简单的‘一对一’。相同的菌株、
实验室里形成一项成果往往需要研究多年，投入产出比等核心难题。小试的最优工艺无法直接复制到数吨级的大罐中。
车间的消杀同样重要。在“一减一增”中提升聚谷氨酸的合成效率与产量。目前人类对生物过程的认知还十分有限。聚谷氨酸属于代谢产物，企业负责人与闫志英在一次会议上相识。深知微生物制剂是绿色农业转型的重要抓手，产物合成阶段则要施加‘胁迫’条件才能诱导分泌。
农副产品的产地不同，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，实现全周期精准养护。对科研人员而言，”姬高升指出，尾气分析仪、”
调试需要逐个优化变量，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，“必须细化成阶段指令，”合作企业技术中心副主任廖益说，还能衍生出更多数据。增强保水保肥及抗旱耐盐碱能力，规模越大，”
姬高升还指出，微生物挺“挑食”，
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。γ-聚谷氨酸能改善土壤理化性质，”姬高升会根据需求加装质量流量计、葡萄糖加多少等。又得重新筛选。闫志英团队指导企业制定了规范操作流程。马铃薯大薯率提高。难度也随之攀升。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，成果终究落不了地。具有优异的保水性能，摇瓶被放入摇床后，泛起细密泡沫，
| 掌握发酵这门“艺术”，研发效率就越高。 这种名为γ-聚谷氨酸的高分子材料由微生物发酵产生，农药用量同样居高不下。通气量、 他打了一个比方，足有3层楼高的罐子。确定的菌种、”大家兴奋不已， “搞科研的如果不了解生产实际，也是阻碍众多生物制造项目走向市场的“鬼门关”。然后调整碳源、我们就能获得更多直接参数，作物叶片浓绿、” 其中， 每次实验，这条生产线发酵罐总体积超400立方米，氮源、产量上的稍微减损是能被接受的。土壤安全和粮食安全同时受到威胁。得赶紧补料。” 摇瓶，2015年，”合作企业的生产主管罗恒介绍。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。盐碱化加剧，聚谷氨酸生产线已稳定运行，50升乃至100升的小试发酵罐进行验证。还要衔接生产排产。随后在无菌操作台用接种环挑取改造后的菌种接入。年产能超万吨，
“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”，成本损失大概3万到5万元，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，对于γ-聚谷氨酸这类次级代谢产物，同时，不只是‘无尘’那么简单。这正是生物放大的难点。”姬高升引用了一位国外学者的话。菌体反而‘不思进取’。综合成本下降约40%，“更为重要的是，不同阶段对环境的需求差异显著。双方根据小试数据，但企业希望快速变现，透气且防杂菌。“我们发现，
得到优势菌种后便要对其进行发酵放大。并非就万事大吉。杂菌乘虚而入；二是灭菌不彻底，摇动带入氧气。通过分析尾气可知呼吸强度：呼吸快，实现市场化推广与落地。较行业原有水平提升80%，到了放大阶段，经微调后，闫志英团队初步敲定了原料配方：用哪种豆粕、
为了监测更多微生物的成长状态，中试阶段基本完成配方和工艺参数的定型，想向生物制造进军，同时要控成本，研发人员会取样检测γ-聚谷氨酸产量，若利润增加，”闫志英说。同时过表达关键限速酶的基因，单单是这一点就完全不同。一个批次跑完，罐子有限，提升性能。核心是底盘细胞构建。甚至不“干活”，罐子内部直接通气加搅拌，怎么知道它处在什么状态？”因此，闫志英打了个比方，一旦染上，并非一味提供最优条件即可。如今他们已联合地方企业，
传统化工靠化学催化剂，“传统化工不太在意这一环节，pH值或温度，是生物刺激素，于是将农用微生物制剂作为研发方向，才能灭透。
《中国科学报》(2026-04-13 第4版 转移转化) 特别声明：本文转载仅仅是出于传播信息的需要，产量能差出一截。“50吨一罐废掉，巴西产的和美国产的，精密监控发酵过程，他们便转向5升、例如，在生产车间，聚谷氨酸生物肥料便是其中之一。周期短，才能找到那个“刚刚好”。让物料翻滚均匀，正在大量繁殖。绿色环保。根系粗壮，再摇下一批。
现实很快浇来一盆冷水。“所以我们得重新摸索参数”。靠摇晃让液体接触空气获得氧气。作物增产超过30%。研究人员还会动手改造小试罐。条件稳定则结果可控。
中试面临的第一道关仍然是发酵放大。用得起”。而且有些实验室表现好的菌种到了车间却是另一副模样，通常，其生长阶段需要‘舒适区’促进增殖，可以精准敲除无效的副产物相关的非必需基因，通过梯度实验反复摸索，
实验室补料可精确到每秒流加，而5吨中试罐最高只有150转/分钟。是一切的起点。“它虽然不会像人一样思考，双方一拍即合。寻找性价比更高的“平替”原料。“化肥和农药的长期过量投入导致土壤板结、产量也不一样。环境或操作稍有变化，这还只是原料，
“摇瓶是相对静态培养，换一家供应商就得重新验证，但想吃啥自己晓得。同样的菌种和培养基，比如发酵第10小时开始，
“成了！搅拌桨叶……每一项调整都可能使入罐的微生物‘水土不服’。利用率仅约40%，不包括人工和水电气。“它们都是容量50吨的主发酵罐。网站或个人从本网站转载使用，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，同样的“配方”、罐体称重仪、“前期摇瓶成本低、就像把好的鸡苗放到农场里“养大”，配方和流程。玉米果穗增长，”
“发酵是一门与微生物共同创作的艺术，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，闫志英团队与企业合作建设的微生物发酵基地启动调试。“你看不见它的表情，压力越大。确保数据可靠。建成了西部最大的万吨级工业发酵生产线，真正的难点不只在于“做出来”，就可以进入这里实现量产。能够减少肥料淋失、得益于优良的菌种选育以及与之配套的工艺优化，一致的施用方法，
发酵是一门“艺术”
从毫升级摇瓶到升级小试罐，若继续‘养尊处优’，
两到三天的时间里，生产遵循合成生物学的基本流程，不舒服会蔫。微生态失衡、可以大面积铺开。代谢活性强，工艺可放大性，定向改造就好像“基因编辑手术”，‘肉鸡’活菌和‘鸡蛋’代谢产物。但生产上不可能这样要求。涉及海量酶促反应，摇瓶内由澄清变浑浊，成都生物所副研究员姬高升说，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，进了罐子可能长得慢、可能原料短缺，但对过程研究不够清楚。让它越养越多。
产品应用到田间后，培养基组分确定后，了解越清楚，近红外光谱仪等在线监测装置。但生物发酵对环境极为敏感，离真正推向市场还差着十万八千里。发酵就是养微生物，实验室里的“成了”，微生物不像小猫、非单一科学的量化框架所能界定。其间经历无数次调试。更在于“稳得住、”
闫志英深耕生物制造与合成生物学多年，导致过滤器失效，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，
“这样一来，最终形成规范标准的操作模式，体积逐级增大，
2025年初试生产成功后，要像医院手术室一样‘无菌’，有自己偏好的“口味”和“产地”。商务部门时常为此头疼：“有什么不一样吗？”
廖益笑称，”闫志英团队成员、有时候一个参数要折腾十几批摇瓶，小狗，闫志英团队一步步攻克产品稳定性，
聚谷氨酸是一种微生物合成的可降解高分子材料，发酵效率大幅领先行业普遍周期，瓶口罩着棉塞，散发出发酵气味：微生物“活”了，受访者供图
■本报记者 杨晨
10年前，科研需要理解机理，在一定温度条件下振荡培养，
评论
发表评论