華東理工歷時10年找到工業發酵關鍵因素 助企業綠色“智造”

　　華東理工大學2018工博會參展項目“黑曲霉細胞工廠氧代謝全局調控葡萄糖酸鈉高效生産新技術”突破性地找到了工業發酵的關鍵限制性因素——設備供氧、細胞耗氧和生産能力之間的不平衡。儲炬教授研發團隊聚焦關鍵技術問題為中國由生物製造大國向生物製造強國邁出了一大步。

　　該成果讓合作企業——山東福洋生物科技股份有限公司的發酵産能提高至15萬噸/年，國內市場佔有率從不到10%提高到30%，發酵成本較行業平均低5%-10%，躍居世界行業龍頭企業之列。

　　形成全鏈條關鍵技術體系

　　發酵工程對於我國國民經濟建設、國家産業轉型升級發展以及國家可持續發展都具有舉足輕重的地位和作用。

　　葡萄糖酸鈉是一種多羥基羧酸鈉，外觀為白色或淺黃色結晶顆粒或粉末，我們身邊的衣食住行隨處可見。盒裝內酯豆腐就是葡萄糖酸鈉應用的一個例子。與用傳統的石膏、滷水做凝固劑的方式相比，以葡萄糖酸鈉制得的葡萄糖酸內酯為凝固劑來生産豆腐，可減少蛋白質流失，提高保水率，大大增加産量，並且豆腐潔白細膩、有光澤、口感好、保存時間長。

　　而葡萄糖酸鈉在工業上的用途就更為廣泛，可以在建築、紡織印染和金屬表面處理以及水處理等行業做高效螯合劑、鋼鐵表面清洗劑、玻瓶清洗劑、電鍍工業鋁氧著色等。所以，葡萄糖酸鈉的市場需求量極大。據粗略統計，全球需求量現在在100萬噸以上，並且還在以5%-8%速率增長，中國已成為世界第一大葡萄糖酸鈉生産國，2017年總産能達50萬噸。

　　不過，葡萄糖酸鈉生物製造過程中存在的能耗高、轉化率低、産能低等問題，極大地限制了企業的大規模高效生産。針對這一瓶頸，華東理工大學儲炬教授領銜的“黑曲霉細胞工廠氧代謝全局調控葡萄糖酸鈉高效生産新技術”項目聚焦關鍵技術問題，歷時近十年，突破性地找到了工業發酵的關鍵限制性因素——設備供氧、細胞耗氧和生産能力之間的不平衡，形成了具有完整自主知識産權的、上游—中游—下游全鏈條關鍵技術體系。

　　成果應用到工業生産

　　這一菌種—發酵—分離—資源化利用全鏈條關鍵技術，主要由四大“法寶”組成——基於高通量篩選和恒化培養定向進化相結合的高性能生産菌高效選育技術、基於先進傳感分析的發酵過程關鍵指標參數實時在線監測技術、基於黑曲霉細胞工廠氧代謝全局調控的高效發酵技術、優化清潔分離提取技術及廢渣資源化利用技術。

　　儲炬教授團隊從對源頭的菌種篩選，到對發酵生産過程的全控制，再到末端“三廢”的清潔優化，有力促進了葡萄糖酸鈉的粗放型傳統製造向高端、智慧、綠色製造方向發展，推動了有機酸行業的技術進步，也為中國由生物製造大國向生物製造強國作出一定的貢獻。

　　與國內外同類研究技術相比，該項目技術體系系統完善，創新點突出，研究成果成功推廣應用到工業生産。2015至2017年，已經幫助企業合計實現新增産值17.3億元，新增利稅1.37億元，同時COD減排1480噸，減少蒸汽和電量消耗30%以上，降低CO2排放45%以上，具有顯著經濟、社會和生態效益。