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中国工程科技论坛减排降耗技术中国工程科技论坛减排降耗技术参会人员合影 （2012.9.20）论坛会场内容提要G21 G22 G23 G24 G25 G26 G27 G28 G24 G25 G26 G27 G29 G2A G2B G2C G2D G2E G2F G22 G30 G31 G32 G33 G22 G34 G35 G36 G37G25 G38 G26 G39 G3A G3B G3C G3DG3E G29 G2A G3F G40 G39 G41 G42 G43 G44 G45 G46 G47 G39 G48 G49 G39 G4A G4B G4C G4D G4EG4F G50 G51 G52 G41 G53 G54 G55 G56 G57 G58 G59 G43 G5A G5B G36 G5C G5D G5E G5F G39 G60 G61 G62 G63 G39 G3A G3B G64 G26 G65 G66G67 G39 G68 G69 G6A G41 G39 G38 G6A G26 G27 G6B G6C G41 G29 G43 G6D G6E G6F G70 G71 G29 G2A G3C G3D G51 G72 G50 G41 G53 G54 G55G73 G74 G32 G75 G21 G22 G76 G4D G77 G72 G78 G39 G54 G55 G28 G79 G39 G7A G7B G2A G53 G54 G62 G24 G7C G50 G24 G39 G72 G7D G2AG53 G7E G7F G50 G41 G53 G54 G55 G80 G81 G82 G83 G84 G85 G86 G87 G43 G88 G89 G76 G8A G8B G8C G70 G71 G41 G29 G50 G8D G8E G39 G8FG8E G54 G55 G60 G90 G21 G29 G6C G41 G60 G91 G41 G53 G92 G83 G50 G93 G94 G65 G95 G96 G32 G97 G3E G3F G40 G98 G79 G99 G9A G50G9B G9C G41 G53 G56 G57 G76 G56 G4D G9D G3C G9E G7B G9F GA0 G50 GA1 GA2 GA3 G43 G4D GA4 GA5 G38 G26 G9E G7B G50 G2A G53 G80 GA6GA7 GA8 GA9 G62 GAA GAB GAC G50 GAD GA2 G86 G87 G32图书在版编目（）数据减排降耗技术中国工程院编著北京：高等教育出版社，（工程科技论坛）减中节能文集中国版本图书馆数据核字（）第号总策划樊代明G21 G22 G23 G24 G25 G26 G27 G28 G25 G29 G2A G2B G25 G25 G25 G25 G2C G2D G23 G24 G25 G2E G2F G30 G25 G25 G25 G25 G31 G32 G33 G34 G25 G35 G25 G36G2C G2D G37 G38G39 G3A G3B G3C G25 G3D G3E G3F G40 G39 G3A G41G41 G25 G25 G42 G25 G43 G44 G45 G46 G47 G48 G49 G4A G4B G4CG4DG4E G4F G23 G50 G25G37 G25 G25 G51 G25G52 G25 G25 G53 G25 G25G54 G25G25 G25G37 G25 G25 G55 G25G56 G25 G25 G57 G25 G25 G58 G56G59 G5A G5B G5C G25G5D G5E G5F G60 G25G61 G25 G25 G42 G25G25 G25 G25 G25 G25G61 G62 G63 G59 G25G25 G25 G25 G25 G25G3A G25 G25 G64 G25 G25 G25 G65 G25 G66 G67 G25 G3AG37 G25 G25 G64 G25 G25 G25 G65 G25 G66 G67 G25 G64 G37 G51G68 G25 G25 G69 G25G6AG53 G5A G6B G6C G6D G6E G6F G70 G6E G6F G71 G6E G3E G72 G73 G74 G75 G76 G77 G78 G79 G59 G7A G5A G7B G7C G7D G7E G7F G80 G81 G82G3A G83 G79 G6C G25 G84 G83 G85 G86G87 G88 G4D G25编辑委员会主任：陈克复副主任：孙宝国石碧瞿金平委员：万金泉马建中王昌禄李里特朱蓓薇孙润仓陈坚陈洪章张辉吴清平邱学青金凤燮金征宇赵杰文赵谋明姚献平徐岩董晋湘黄日波（按姓氏笔画排序）目录第一部分综述综述G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21第二部分主题报告及报告人简介基于系统生物学技术的维生素高效发酵和流程重构陈坚G21 G21 G21秸秆酶解发酵关键过程的研究进展陈洪章G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21天然活性成分生物转化的微生物、特异酶以及其应用金凤燮G21 G21 G21 G21科技创新是推动食品产业节能减排技术进步的关键李里特G21 G21 G21 G21基于嗅觉可视化技术的猪肉新鲜度检测研究赵杰文G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21食品微生物安全快速检测与高效控制技术研究吴清平G21 G21 G21 G21 G21 G21农产品高值化挤压加工利用技术金征宇G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21创新行业节能减排降耗，推进酿酒产业可持续发展徐岩G21 G21 G21 G21 G21改性对脱盐咸蛋清酶解液起泡性影响的动力学研究赵谋明G21 G21生物技术在降低产毒霉菌污染粮食中的应用王昌禄G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21双原位法制备酪素基纳米复合乳液的研究马建中G21 G21 G21 G21 G21 G21层状硅酸钠催化的甘油低聚反应研究董晋湘G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21淀粉衍生物粉体连续流态管道化清洁制备技术姚献平G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21造纸工业废水中毒性污染物的去除及其环境风险评估万金泉G21 G21 G21 G21防油剂中阳离子淀粉对抗油脂食品包装纸张性能影响龙柱G21 G21 G21 G21稻壳制备高度有序介孔二氧化硅材料的研究陈正行G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21绿色造纸化学品增强助剂的研究进展赵传山G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21马铃薯淀粉生产过程中薯渣的有效利用技术顾正彪G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21新型酶膜生物反应器耦合纳滤清洁生产功能性糖研究江波G21 G21 G21 G21系统代谢工程改造工业酒精酵母及展望石贵阳G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21生物质资源高值化利用的可行途径黄日波G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21生鲜食品节能保质高效干燥技术的研究进展张鳭G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21附录主要参会人员名单G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21后记G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21 G21第一部分综述综述年月日，第场中国工程科技论坛“轻工科技发展论坛减排降耗技术”在无锡召开。本次论坛由中国工程院主办，中国工程院环境与轻纺工程学部、中国工程院科技合作委员会轻工科技发展促进会、中国轻工业联合会轻工表面活性剂应用研究分会、江南大学和北京工商大学共同承办。论坛由陈克复院士担任大会主席，中国工程院秘书长白玉良出席并作了重要讲话，无锡市政府副市长曹佳中、江南大学党委书记武贵龙出席并致欢迎辞。中国工程院环境与轻纺工程学部周翔、孙晋良、孙宝国、石碧、瞿金平院士和有关高校和企业专家代表出席了本次论坛。来自江南大学、中国农业大学、大连工业大学、江苏大学、华南理工大学、太原理工大学和南京林业大学等高校的名专家学者分别作了报告。来自中国科学院过程工程研究所、广东省微生物研究所、杭州市化工研究院、湖南省农产品加工研究所、新疆农业科学院生物质能源研究所、仲恺农业工程学院化学化工学院、广东微生物研究所、江南大学、大连工业大学、中国农业大学、江苏大学、天津科技大学、山东轻工业学院、华南理工大学、陕西科技大学、太原理工大学、南京林业大学、四川大学、东华大学、长沙理工大学的专家，及西安开米有限公司和山东太阳纸业有限公司等企业界代表近余人参加了本次论坛。论坛听众达到人，其中包括江南大学的多名师生代表参加了会议，论文集共收录篇论文。在论坛开幕式上，陈克复院士指出：这场论坛主题是“节能、减排、降耗”，这个主题是轻工业工程科技两大重点科技工程之一，另一个工程科技的重大工程是提高轻工装备的整体技术水平。中国轻工业联合会步正发会长在最近全国轻工科技大会上总结说，轻工工程科技的发展，推动了轻工业自主创新，加快了产、学、研体系科技创新平台的建设，推动了轻工重点行业节能减排降耗的清洁生产技术的实施，提高了轻工装备整体技术水平。相信通过这次论坛的召开，将对轻工工程科技的发展具有推动作用。报告专家都是轻工各个领域做出突出贡献的知名专家，论坛将为他们提供把自己的研究成果与大家共享交流的平台，希望同时能对广大博士、硕士研究生们的成长起到积极的影响。大会报告：江南大学陈坚和金征宇教授、中国科学院过程工程研究所陈洪章研究员、大连工业大学金凤燮教授、中国农业大学李里特教授、江苏大学赵杰文综述教授、广东省微生物研究所吴清平教授、天津科技大学王硕教授、华南理工大学赵谋明、万金泉、邱学青和孙润仓教授、陕西科技大学马建中教授、华南理工大学邱学青教授、太原理工大学董晋湘教授、杭州市化工研究院姚献平教授、南京林业大学张辉教授等位专家分别作了专题报告。院士和专家们就轻工科技发展面临的问题和对策展开了深入讨论。江南大学校长陈坚教授作了题为“基于基因组工程技术实现维生素的高效发酵和流程重构”的报告。报告提出了维生素生产过程的关键科学与技术问题，介绍了维生素生物合成过程的系统生物学相关研究，并指出了生物技术将来可能的发展方向。陈坚教授提出，今后的研究工作应集中在：（）确定微生物之间的功能关系，提高效能；（）构建单菌或一步发酵菌株，实现重大创新。中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室副主任陈洪章教授作了题为“秸秆酶解发酵关键过程的研究”的报告。报告介绍了秸秆等木质素原料酶解发酵制备生物基产品的现状和问题，针对存在的技术成本困难，提出了面向原料、过程、产品的秸秆酶解发酵关键过程研究思路，梳理出秸秆酶解发酵过程的关键问题。创建了基于汽爆技术的组合预处理技术平台，发展和完善了纤维素酶大规模纯种固态发酵平台，建立了高浓度纤维素酶解糖平台；建立了秸秆全生物量多级循环生态产业新模式，为秸秆的大规模资源化利用提供了理论和技术支撑。大连工业大学金凤燮教授作了题为“天然活性成分生物转化的微生物、特异酶以及其应用”的报告。报告指出，大部分天然产物如中草药等，吸收率低、活性低，改变中草药天然成分，制备高活性、易吸收的成分最有效的方法是生物转化法。但是，中草药成分种类多，现有酶、微生物不能解决问题。针对上述问题，他们团队筛选了一批新微生物，发现了一批新型特异的天然成分转化酶，研究了生物转化制备高活性天然成分单体、异构体混合物组分、活性中草药制备。中国农业大学李里特教授作了题为“食品领域科技创新是推动节能减排降耗技术进步的关键”的报告。报告指出，食品产业在节能减排领域面临严重的挑战和机遇，高耗能、高排放、高污染的落后工艺技术设备面临淘汰，低能耗、低排放、低污染的新技术期待科技创新。报告介绍了他们团队在食品产业节能减排领域有关研究：高产耐热木聚糖酶技术、电渗透脱水技术、电场干燥技术、电场保鲜技术、利用自然冷源果蔬保鲜技术和电生功能水杀菌技术等的研究成果分析，讨论了生物技术、工程物理、理化技术等在轻工和食品产业节能减排领域的可能性和巨大潜力。江苏大学赵杰文教授作了题为“嗅觉可视化技术及其在食品、农产品质量与安全检测中的应用”的报告。报告介绍了食品、农产品无损检测技术的主要方中国工程科技论坛：轻工科技发展论坛减排降耗技术法、优点及其理论价值和社会效益。同时，报告了他们课题组在有关食品、农产品无损检测研究方面所做的工作，利用卟啉类化合物与气体反应时颜色明显变化的性质，将气味变化用颜色变化来呈现的嗅觉图像化技术，并从多种卟啉中筛选出种卟啉制成传感器芯片，针对检测对象，开发出特定的检测装置，实现检测系统小型化、仪器化，该检测系统在食品、农产品质量检测中取得较好的效果。广东省微生物研究所吴清平教授作了题为“食品微生物安全快速检测与高效控制技术研究”的报告。报告指出，食源性致病微生物是影响食品安全的重要因素，高效的现场快速检测及污染控制技术是解决问题的关键。吴清平教授通过他们团队的工作，创新建立了生物发光微生物快速检测技术、致病菌分子检测与显色生化确认技术、诺如病毒和轮状病毒依赖核酸序列的扩增技术、反转录聚合酶链反应技术，提高灵敏度倍，使检测时间由数天缩短到几分钟至几小时。与国内外同类技术相比，研发出更为系统和配套的食源性致病微生物快速检测技术，时间缩短，特异性显著提高，较好地实现了高通量快速检测；食品微生物高污染高效控制技术突破了消毒剂稳定性差、利用率低和清洗消毒互相干扰的瓶颈，解决了食品工业中微生物污染难题。江南大学副校长金征宇教授作了题为“农产品高值化挤压加工利用技术”的报告。报告介绍了挤压技术发展动态及我国食品挤压加工存在的四大问题；阐述了挤压技术在碎米原料的综合利用、变性淀粉干法生产、酿造和饲料原料预处理及特种饲料生产等领域的进展，提出了挤压技术在上述领域应用面临的科学问题，并针对农产品高值化挤压加工利用技术的发展趋势进行了展望。金征宇教授建议未来在农产品挤压可视化研究、农产品目标参数关联的自动化控制等方面，加强基础研究和设计工作，为农产品高值化加工利用提供必要的理论指导和新的技术方法。华南理工大学赵谋明作了题为“生物活性肽研究概况”的报告。报告介绍了生物活性肽的主要生理功能、国外生物活性肽的产业化情况、生物活性肽制备关键技术及目前酶法制备功能性肽存在的关键技术瓶颈。报告介绍了他们团队在生物活性肽方面开发的六项技术：蛋白质预处理技术；可控酶解技术；定向分离纯化技术；反向调控技术；风味提升技术；稳态保护技术。为生物活性肽的制备提供一定的理论依据和实践参考。天津科技大学王昌禄教授作了题为“生物技术在降低产毒霉菌污染粮食中的应用”的报告。报告指出，霉菌及代谢产生的毒素是污染粮食、药材、饲料、果蔬等的重要污染源，严重威胁着人类的健康。报告介绍了目前农副产品受霉菌污染的现状、产生霉菌及代谢产物的检测技术、防治技术，特别是生物防治的方综述法；同时介绍了他们课题组利用生物技术防治霉菌污染的初步研究成果。王昌禄教授认为降低霉菌污染、减少粮食损失不仅是食品安全的需要，而且也是保障食物供给安全、降低生物产品成本的需要。王教授呼吁全社会，特别是科技工作者对此应给予高度重视。陕西科技大学马建中教授作了题为“酪素基纳米复合皮革涂饰剂的研究”的报告。报告指出，酪素具有耐打光、耐熨烫、粘合力强、透气性好、可生物降解等优点，成为应用最广泛的水性涂饰材料之一。但纯酪素在成膜后存在硬而脆、耐水性差、延伸性差、易发霉、易裂浆等缺陷，不能满足工业的需要，因此必须对其进行改性。针对目前酪素改性中的问题，课题组采用纳米粒子的前驱体正硅酸乙酯代替市售粉末，即采用双原位聚合法制备聚丙烯酸酯纳米共改性酪素复合乳液。实验结果表明，该方法制备的膜具有更优的热分解稳定性、物理机械力学性能及耐水性。根据以上研究，马建中教授提出了双原位与复配法制备复合乳胶粒的形成机理及成膜机理。华南理工大学邱学青教授作了题为“木质素磺酸盐的溶液构形研究”的报告。报告介绍了他们团队在木质素磺酸盐（）的溶液构型研究方面所做的工作，以层析提存的窄分布木质素磺酸钠为研究对象，改变盐浓度、添加顺序和溶解时间，利用激光光散射研究了离子强度的动态行为。邱学青教授提出，动态分布图中存在快慢两种模式峰，快模式峰对应钠离子与阴离子的耦合扩散，慢模式峰的形成既有静电作用引起的聚电解质效应因素，也有聚集体的贡献。太原理工大学董晋湘教授作了题为“层状硅酸钠催化的甘油低聚反应研究”的报告。报告指出，在目前能源危机背景下，生物柴油的迅速发展为聚甘油醚类表面活性剂的良好应用提供了前景。然而，为了满足绿色化工的要求，寻求高效、易分离、环境友好的甘油低聚催化剂意义十分重大。董晋湘教授认为，多种碱性物质都有催化活性，但同时提高反应活性和选择性并不容易；环境友好、容易制备的层状硅酸钠对二聚甘油和三聚甘油有良好的选择性，是一种具有潜力的催化剂。杭州市化工研究院姚献平教授作了题为“淀粉衍生物粉体连续流态管道化清洁制备技术”的报告。报告介绍了淀粉衍生物粉体连续流态管道化清洁制备新工艺，与传统的湿法和干法工艺比较，具有投资省、反应效率高、速度快、低成本、节能环保突出等优点，尤其是不生产工业废水，产品质量稳定。姚献平教授认为，通过技术创新，提升传统工艺技术水平，实现绿色低碳清洁生产是完全可能的。同时，姚献平教授还强调说，科研开发在产品创新、工艺创新的同时，还要高度重视包括应用技术与装备在内的工程化技术创新，只有这样科技成果才能中国工程科技论坛：轻工科技发展论坛减排降耗技术实现产业化，我们的技术和产品才有可能参与激烈的国际国内市场竞争，也才有可能进入世界的先进行列。华南理工大学孙润仓教授作了题为“生物质资源高值化利用基础科学问题”的报告。报告介绍了农林废弃生物质工业利用现状与瓶颈，指出未能实现清洁高效分离的根本原因在于农林废弃生物质细胞壁组分和结构的复杂性。报告针对生物质功能利用的关键障碍，从建立生物质高值化材料、能源及化学品理论体系出发，提出了研究总体思路。从生物质复杂性进行深入研究，解译生物超微结构，探索生物质组分清洁温和分离机制，实现生物质组分高效分离；然后探索分离组分的构效关系，构建生物质转化为高值化材料的新理论与新方法，并揭示在全球碳循环背景条件下，生物质转化材料过程的节能与利用和减排途径。南京林业大学张辉教授作了题为“造纸业当今先进可推广高效节能新技术综合”的报告。报告介绍了我国造纸业能耗现状、“十二五”我国造纸业发展的主要任务、国外推荐和应用的造纸先进有效的节能技术，及近年来国内外造纸业推广应用的节能设备和造纸企业内部生物质能源技术，以及我国造纸企业低碳运行实践。张辉教授认为，中国造纸业必将成为低碳产业。华南理工大学万金泉教授作了题为“造纸工业废水中毒性污染物的去除及其环境风险评估”的报告。报告介绍了以二氧化氯漂白（）硫酸盐桉木浆废水为研究对象，跟踪分析造纸废水处理过程中污染物的去除及造纸废水毒性变化情况。研究通过斑马鱼（）急性毒性实验分析制浆造纸废水的生物毒性大小，并跟踪造纸废水经过初级沉淀、活性污泥法生物处理后，造纸废水对受试生物毒性的变化情况；根据毒性实验所获得的半致死效应的体积百分比浓度，结合毒性单位法对处理过程中造纸废水的生物毒性变化进行环境风险综合评价。研究结果表明：造纸废水中鉴别出有机污染物种，二级出水和排水中的污染物分别减少到种和种；按照生物毒性评价，造纸废水为高毒，一级处理后为高毒，二级处理后为中毒，排放出水为低毒；造纸废水中毒性污染物能在受试鱼各组织器官内产生生物富集，对肝脏组织的富集量最高，并能产生损伤效应。在论坛交流过程中，会场气氛热烈、学术氛围浓郁，达到了相互学习、相互促进、共同提高的目的。可以说，本次论坛是一次有吸引力、高水平、非常成功的学术研讨会。相信本次论坛的成功召开，必将积极加速我国轻工行业绿色制造技术的创新发展，推动产业经济结构的战略调整，并促进我国乃至全球轻工行业的健康、可持续发展。综述第二部分主题报告及报告人简介基于系统生物学技术的维生素高效发酵和流程重构陈坚等江南大学工业生物技术教育部重点实验室江南大学生物工程学院生物系统与生物加工工程研究室摘要：维生素是一种重要的有机酸，广泛应用于制药、食品、饮料、化妆品和饲料等工业中。相对于“莱氏法”而言，生物技术法生产维生素具有低成本、高品质等优势。本文主要介绍了维生素生物合成过程的系统生物学相关研究，并给出了生物技术法将来可能的发展方向。关键词：维生素；酮基古龙酸；系统生物学；一步发酵维生素（，），又称为抗坏血酸（），是一种人体必需的维生素和抗氧化剂，广泛应用于医药、食品、饲料和化妆品等工业。我国是世界最大的维生素生产国和出口国，年维生素出口数量达万吨，出口金额为亿美元，占全球市场的以上。随着维生素应用范围不断扩大，维生素的市场需求量也在不断地增长。最早实现维生素工业化生产的工艺是德国于年发明的五步化学反应和一步生物转化，将葡萄糖转化为酮基古龙酸（，），再经酯化生成维生素。但该法存在能耗高、消耗大量有机溶剂、环境污染严重等缺点。因此需要开发更经济、更具有竞争力的生物转化法或完全生物转化法。由于一直未能发现直接合成维生素的微生物，所以精力主要集中在利用微生物发酵生产其中间产物，特别是其直接前体。年，我国发明了二步发酵法并很快在全国推广应用。该法很大程度上简化了莱氏法的生产程序，并使产品生产成本降低，转化率提高，因此得到了国内外生产厂家的大力推广，并于世纪年代将技术转让给了世界最大的维生素生产厂家瑞士公司。在二步发酵法中，氧化葡萄糖酸杆菌（）首先将山梨醇转化为山梨糖。随后，山梨糖经由一个由巨大芽孢杆菌（基于系统生物学技术的维生素高效发酵和流程重构）和普通生酮基古龙酸菌（）组成的混菌系统转化为，经过简单的内酯化即可得到成品维生素。在二步发酵法过程中，存在于氧化葡萄糖酸杆菌中的山梨醇脱氢酶（，）和存在于普通生酮基古龙酸菌中的山梨糖脱氢酶（，）、山梨酮脱氢酶（，），催化山梨醇生成（图）。混菌体系中，生酮基古龙酸菌为产酸菌，俗称小菌，是一种典型的革兰氏阴性细菌，负责将山梨糖转变为，其单独培养时生长微弱，几乎不产酸；巨大芽孢杆菌为伴生菌，俗称大菌，是一种典型的产芽孢革兰氏阳性细菌，不直接参与山梨糖向转化过程中的相关酶催化反应过程，但能在混菌体系中显著促进小菌生长和的积累。如果将巨大芽孢杆菌从发酵体系中移除，生酮基古龙酸菌的生长速率会显著下降，并几乎完全失去合成的能力。反之，在的发酵中，生酮基古龙酸菌的存在也对巨大芽孢杆菌的生长具有显著的促进作用。尽管目前国内工业化生产所采用的二步发酵工艺具有流程简单、生产周期短、成本低廉等优点，但同时也存在一些问题，如：（）能耗物耗较高、成本高；（）废气、废水和废渣三废排放量大；（）小菌产酸性状不稳定，因而导致生产不稳定，经常因菌种退化造成倒罐等，制约了产业的进一步发展。图从山梨醇到的生物合成途径近年来，随着系统生物学和高通量实验技术的迅速发展，传统二步发酵法生产维生素过程得到了更为深入的研究。针对二步发酵过程进行的转录组、蛋白质组、代谢组以及相互作用组等组学数据的大量积累，为采用系统生物学策略，结合传统生化方法，深入解析生产中关键途径生理机制，并对其进行理性调控，提供了充分的理论依据和方法参考。中国工程科技论坛：轻工科技发展论坛减排降耗技术维生素生物合成过程的系统生物学研究通过与国内第二大维生素生产厂家江山制药有限公司合作，在“十二五”项目的资助下，从发酵过程优化、代谢工程和系统生物学等方面进行了较为全面的研究。主要研究结果包括：（）维生素二步发酵过程混菌相互作用的微生物生理学研究维生素第二步发酵过程是一个由巨大芽孢杆菌和普通生酮基古龙酸菌组成的混菌发酵系统，其中前者促进后者的生长和维生素前体的合成。混菌相互作用的存在使得常规的菌种选育和发酵过程优化策略均难以实施，理解两菌之间的相互作用变的尤为重要。为了阐明混菌相互作用机制，利用溶菌酶对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌细胞壁作用效果的差异，在发酵过程中添加一定浓度的溶菌酶，将巨大芽孢杆菌迅速裂解，释放胞内物质促进普通生酮基古龙酸菌生长和产酸，证明巨大芽孢杆菌的胞内组分的释放可以显著促进混菌相互作用。以此为突破，根据巨大芽孢杆菌在发酵过程中会迅速形成芽孢这一现象，推断芽孢形成过程会促进普通生酮基古龙酸菌生长和产酸。为此，开发一种研究混菌相互作用的高通量筛选方法。利用这一高通量相互作用筛选策略，发现巨大芽孢杆菌的芽孢形成过程和芽孢的稳定性，是促进混菌相互作用的关键。（）维生素合成关键微生物的功能基因组学研究在“十一五”重点项目的支持下，利用新一代测序技术和传统测序技术相结合的方法，对维生素生产菌氧化葡萄糖酸杆菌、巨大芽孢杆菌和普通生酮基古龙酸菌进行了全基因组测序，发现了一系列与合成、代谢和混菌相互作用相关基因，建立了两菌相互作用的半定量代谢网络。对基因组进行了深入分析并发现，普通生酮基古龙酸菌缺失了大量与复制系统、氨基酸代谢系统、能量代谢系统、辅因子代谢等相关基因。通过对基因组的系统分析，发现了个合成过程涉及的关键脱氢酶基因和关键辅酶合成相关的基因，并分别在大肠杆菌和氧化葡萄糖酸杆菌中构建了从山梨醇到的一步发酵工程菌。（）维生素合成关键微生物的蛋白质组学研究在获取维生素合成关键微生物基因组信息的基础上，研究产酸稳定期普通生酮基古龙酸菌在巨大芽孢杆菌伴生与否时胞内蛋白表达差异情况，并发现，种蛋白在巨大芽孢杆菌伴生时表达量显著升高，巨大芽孢杆菌显著促进了普通生酮基古龙酸菌的氨基酸代谢、蛋白质翻译和辅因子代谢。在此基础上，发现外源添加氨基酸可以显著提高生产强度。在工业规模发酵罐上添加明胶，可使发酵周期缩短以上，是目前系统生物学基于系统生物学技术的维生素高效发酵和流程重构分析手段成功用于发酵过程优化的少数实例之一。上述相关研究，从发酵过程优化、代谢工程和系统生物学等层面，对维生素二步发酵过程进行了深入而细致的研究，在获得种关键微生物全基因组序列和蛋白质组学变化规律的基础上，初步阐明了与合成、转运和调控相关的关键基因。今后的研究工作应集中在：深入研究以山梨醇为底物的二步发酵工艺中大小菌混合培养的关系；生物技术法生产维生素的关键酶的催化机制和调控机制还需要进一步研究；对一步发酵菌株关于生产基因的表达系统继续进行深入的研究，找出影响发酵产率的关键因素。参考文献，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，中国工程科技论坛：轻工科技发展论坛减排降耗技术，（）：，（）：，（）：陈坚年在清华大学获环境工程学士学位，、年在无锡轻工学院获发酵工程硕士、博士学位。现为江南大学生物工程学院教授、博士生导师。长期从事发酵工程和食品生物技术领域的教学和研究工作，曾获国家杰出青年基金，现为“”项目首席科学家，中国食品科技学会副理事长，中国生物发酵产业协会副理事长，国际食品科学院（）会士（），杂志主编。基于系统生物学技术的维生素高效发酵和流程重构秸秆酶解发酵关键过程的研究进展陈洪章中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室摘要：秸秆等木质纤维素原料酶解发酵制备生物基产品是国际公认的技术难题。本文针对存在的技术成本困境，提出了面向原料、面向过程、面向产品的秸秆酶解发酵关键过程研究思路，梳理出秸秆酶解发酵过程的关键问题。创建了基于汽爆技术的组合预处理技术平台，发展和完善了纤维素酶大规模纯种固态发酵平台，建立了高浓度纤维素酶解糖平台；建立了秸秆全生物量多级循环生态产业新模式，为秸秆的大规模资源化利用提供了理论和技术支撑。关键词：秸秆；酶解；发酵；生物量全利用一、引言随着世界性的能源、资源和环境危机日益严重，世界各国对光合作用产生的大量生物质资源倍加重视。据估计，地球上植物每年通过光合作用固定的碳达亿吨，含能量达，约为全世界每年所消耗能量的倍。而秸秆是第一大生物质资源，仅我国每年就有亿多吨。如果能将这些丰富的秸秆资源转化为生物及化工产品的原料，将有望解决我国目前面临的资源和能源危机。然而，虽然许多国家的科学家进行了多年的努力，秸秆的高值化仍然没有实现。其主要障碍是难以突破秸秆转化的技术和经济成本问题。秸秆是由纤维素、半纤维素、木质素等大分子相互交织而成的结构复杂的功能超分子体，难以降解为单糖用于生物发酵。而采用酸碱水解方法不仅污染严重，而且产生的杂质更不利于发酵利用；虽然酶法专一性好，但是酶的成本居高不下。此外，将多组分的秸秆原料通过单一技术转化为单一产品，例如纤维素转化为乙醇，又造成其他组分如木质素、半纤维素的难以利用，因此高成本问题仍然难以解决。针对上述技术与成本的障碍，实验