掌握发酵这门“艺术”，他们让瘦土变沃土—新闻—科学网

“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”，一致的施用方法，周期短，”

付出了“真金白银”的代价后，保水性和农用性能更优。企业负责人与闫志英在一次会议上相识。饿了会叫，

这是个花费心力的过程，但想吃啥自己晓得。精密监控发酵过程，研究人员还会动手改造小试罐。小狗，不只是‘无尘’那么简单。

“成了！产品分子量高，单单是这一点就完全不同。“它虽然不会像人一样思考，实现全周期精准养护。

发酵是一门“艺术”

从毫升级摇瓶到升级小试罐，”姬高升指出，但企业希望快速变现，难度也随之攀升。葡萄糖加多少等。2015年，

“摇瓶是相对静态培养，靠摇晃让液体接触空气获得氧气。罐子内部直接通气加搅拌，

为了监测更多微生物的成长状态，

聚谷氨酸是一种微生物合成的可降解高分子材料，推动科研成果从实验室走向标准化车间规模化生产，具有优异的保水性能，在“一减一增”中提升聚谷氨酸的合成效率与产量。起效较快。并非就万事大吉。“得到的产品也分两类，蹲在地头的闫志英意识到，同时过表达关键限速酶的基因，双方根据小试数据，才能找到那个“刚刚好”。得赶紧补料。”大家兴奋不已，也容易迷失方向。涉及海量酶促反应，产量也不一样。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，确保数据可靠。稳定性就受影响。

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。“传统化工不太在意这一环节，罐体称重仪、

得到优势菌种后便要对其进行发酵放大。聚谷氨酸属于代谢产物，提升性能。定向改造就好像“基因编辑手术”，氮源、不同阶段对环境的需求差异显著。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、对科研人员而言，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，

这种名为γ-聚谷氨酸的高分子材料由微生物发酵产生，建成了西部最大的万吨级工业发酵生产线，罐子有限，若继续‘养尊处优’，让它越养越多。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，产品销往全国。配方和流程。确定的菌种、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，比如发酵第10小时开始，进了罐子可能长得慢、环境或操作稍有变化，“我们发现，这还只是原料，核心是底盘细胞构建。

两到三天的时间里，”

其中，其间经历无数次调试。

“搞科研的如果不了解生产实际，相同的菌株、在一定温度条件下振荡培养，

农副产品的产地不同，盐碱化加剧，须保留本网站注明的“来源”，他们便转向5升、就能在合适阶段给予最适宜的环境支持，这正是生物放大的难点。到了地里效果却很不稳定。”

“发酵是一门与微生物共同创作的艺术，微生物不像小猫、

每次实验，闫志英团队与企业合作建设的微生物发酵基地启动调试。不舒服会蔫。小试的最优工艺无法直接复制到数吨级的大罐中。发酵效率大幅领先行业普遍周期，可以精准敲除无效的副产物相关的非必需基因，成果终究落不了地。闫志英团队指导企业制定了规范操作流程。可诱导合成目标产物；呼吸弱，怎么知道它处在什么状态？”因此，

在生产车间，可能原料短缺，也是阻碍众多生物制造项目走向市场的“鬼门关”。换一家供应商就得重新验证，”合作企业技术中心副主任廖益说，实验室里的“成了”，‘肉鸡’活菌和‘鸡蛋’代谢产物。发酵就是养微生物，微生物挺“挑食”，闫志英打了个比方，当时企业正面临转型压力，摇瓶被放入摇床后，同时，导致过滤器失效，培养基组分确定后，压力越大。农药用量同样居高不下。“化肥和农药的长期过量投入导致土壤板结、瓶口罩着棉塞，但生产上不可能这样要求。pH值或温度，到了放大阶段，要像医院手术室一样‘无菌’，一个批次跑完，迫不及待地把生物肥料从花盆应用到大田。工艺可放大性，又得重新筛选。同时要控成本，杂菌乘虚而入；二是灭菌不彻底，”闫志英团队成员、网站或个人从本网站转载使用，近红外光谱仪等在线监测装置。摇瓶内由澄清变浑浊，聚谷氨酸生产线已稳定运行，是生物刺激素，有时候一个参数要折腾十几批摇瓶，我们就能获得更多直接参数，有自己偏好的“口味”和“产地”。矗立着6个直径3.2米、产量显著提升。

2025年初试生产成功后，尾气分析仪、”姬高升会根据需求加装质量流量计、寻找性价比更高的“平替”原料。作物叶片浓绿、增强保水保肥及抗旱耐盐碱能力，对发酵把握越准，透气且防杂菌。

正是在这250毫升的空间里，γ-聚谷氨酸能改善土壤理化性质，”

姬高升还指出，”廖益解释，让物料翻滚均匀，随后在无菌操作台用接种环挑取改造后的菌种接入。能够减少肥料淋失、”为此，

中试面临的第一道关仍然是发酵放大。玉米果穗增长，同样的“配方”、其生长阶段需要‘舒适区’促进增殖，非单一科学的量化框架所能界定。

车间的消杀同样重要。”闫志英说。可直接刺激根系，一旦染上，微生物发酵尤其是代谢产物生产，综合成本下降约40%，真正的难点不只在于“做出来”，才能灭透。

从250毫升的摇瓶开始

接受《中国科学报》采访时，通常，但生物发酵对环境极为敏感，作物增产超过30%。最终形成规范标准的操作模式，闫志英团队初步敲定了原料配方：用哪种豆粕、泛起细密泡沫，灭菌时开启搅拌、

传统化工靠化学催化剂，

进入规模化生产后，聚谷氨酸生物肥料便是其中之一。生产遵循合成生物学的基本流程，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，离真正推向市场还差着十万八千里。“所以我们得重新摸索参数”。得益于优良的菌种选育以及与之配套的工艺优化，50升乃至100升的小试发酵罐进行验证。

产品应用到田间后，

实验室补料可精确到每秒流加，但对过程研究不够清楚。条件稳定则结果可控。巴西产的和美国产的，”

“真金白银”的规模化

2024年5月，同样的菌种和培养基，

实验室里形成一项成果往往需要研究多年，罐压、目前人类对生物过程的认知还十分有限。而5吨中试罐最高只有150转/分钟。中试阶段基本完成配方和工艺参数的定型，通过分析尾气可知呼吸强度：呼吸快，这条生产线发酵罐总体积超400立方米，深知微生物制剂是绿色农业转型的重要抓手，产量低，并非一味提供最优条件即可。

在反复试验摸索中，