1. 课题来源与背景 柠檬酸是全球产量最大的食品酸味剂，广泛应用于食品、饮料、医药、化工及洗涤剂等领域，主要通过黑曲霉液体深层发酵制备。传统柠檬酸行业存在发酵形态调控靶向性低、发酵工艺控制粗放、种子制备耗时等问题，严重制约行业发展。 2.技术原理及性能指标 针对黑曲霉发酵过程形态和工艺控制粗放、发酵流程冗长等关键技术难题，通过宏观、微观形态和形态基因优化实现了黑曲霉柠檬酸发酵的形态精准调控，开发出基于呼吸商和临界氧浓度精准控制的柠檬酸清液发酵新工艺，实现了黑曲霉固定化连续发酵柠檬酸，形成了一整套全清液柠檬酸连续发酵精准控制新技术。 集成上述创新技术，实现了柠檬酸发酵精准调控产业化应用。发酵周期由72h降到50 h，酸度由143.8 g/L提高到195 g/L，转化率由89.8%提高到104%，粮耗由1.80 t/t降低至1.61 t/t，生产强度由3.34 g/L/h提高到3.90 g/L/h。 3.技术的创造性于先进性 该项目工艺流程先进，创新性和实用性强，整体技术达到国际领先水平。将形态、代谢和产量关联，利用基因工程技术成功构建了形态稳定、菌球大小均一、直径≤0.1 mm、球外菌丝分枝长度缩短5%-10%、菌球致密度＞0.5的黑曲霉生产菌。精准调控菌丝形态，实现柠檬酸的稳定高效合成。利用高分辨率的质谱新方法，在线监测发酵尾气组成、活细胞生长与产酸强度等发酵参数，调整并优化发酵工艺控制策略，首次开发出以淀粉为原料的柠檬酸清液发酵生产新工艺，实现柠檬酸发酵过程的在线精准调控。 通过调控黑曲霉转录因子SreA/HapX、VelB/VosA/MedA，改变胞内铁离子浓度以及生物膜表面疏水蛋白的表达，精确控制生物膜的合成，结合固定化介质的优选，实现固定化连续发酵柠檬酸。 4.技术的成熟程度 本项目实现了深层发酵中黑曲霉的形态精准调控，开发出基于呼吸商和临界氧浓度精准控制的柠檬酸清液发酵新工艺，并实现固定化连续发酵柠檬酸，形成了一整套全清液柠檬酸连续发酵精准控制新技术，使柠檬酸发酵生产水平大幅度提高，能耗物耗等也显著降低，各项技术指标已经达到柠檬酸行业的国际领先水平。实现了本行业节能减排、提质增效、降本增效的精准控制发展，引领了产业化升级。 5.应用情况及存在的问题 本项目在中粮生物化学（安徽）股份有限公司和中粮生化能源（榆树）有限公司率先实现产业化应用。2019年4月10日，由安徽省科技成果转化服务中心组织对《柠檬酸发酵精准调控产业化应用》项目进行评价，以施蕴渝院士为组长的专家组成果评价意见认为：“项目创新性和实用性强，整体技术达到国际领先水平”。建议进一步扩大该项目成果的推广应用。为进一步提高投入产出比，降低发酵能耗，为其他发酵产业技提供技术依据。 该技术也可以推广应用到其他丝状菌的发酵形态优化，但由于丝状菌是一个复杂的发酵体系，在代谢生产过程中菌体形态亦处于不断变化状态，因此在推广过程中还需要进一步的改良与验证。在后续研究中，有待于进一步考察利用代谢通量分析等手段分析采用以淀粉为原料的柠檬酸清液发酵工艺后的合成途径代谢流差异。将从基础理论的层面进行研究，提炼共性关键技术，从而为其它社会重大需求产品提供技术平台。如何将本套技术进一步运用至其他如抗生素、酶制剂等丝状菌领域，还存在着进步的空间。

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