973项目“工业生物过程高效转化与系统集成的科学基础研究”结题验收获评优秀

该项目由北京化工大学谭天伟院士领衔，我室庄英萍教授团队参与项目课题五“工业生物过程系统集成原理”的研究。项目超额完成预定研究任务与目标，极大促进生物过程基础技术理论研究的发展，产生重要的国际影响。在生物过程高效绿色转化、系统全局优化方面取得了创新型进展：

1. 建立了溶氧胁迫下谷氨酸棒杆菌物质代谢和能量代谢网络模型，解析了物质代谢和能量耦合规律，研究了高效转化混菌系统强化降低残余的葡萄糖和木糖,利用双菌混合培养协同发酵甜高粱产氢气和有机酸;利用代谢物组学技术解析了糠醛对米根霉的抑制机制，提高了富马酸的产量。发现多菌群混合培养过程细胞群系统效应基本规律。

2. 研究了工业生物过程质量与能量集成及耦合的模型构建方法，将用于描述质量与能量集成和耦合的模型与反应器流场模拟相结合，建立一种基于过程流场时空特征的动力学数值模拟框架；开发和优化了适用于大规模复杂工业生物过程的两种快速高效多目标优化算法，将算法应用于葡萄糖酸钠生产过程多目标优化；基于物质能量转化调控对膜反应器中葡萄糖酸钠连续发酵进行优化；对庆大霉素C1a、高活性酵母和富马酸等发酵产品工业生物过程进行系统集成与优化。通过系统集成研究，将过程先进传感仪应用于PHA发酵优化使产量提高26%；通过系统集成及全生命周期分析，实先工业葡萄糖酸钠发酵过程的连续操作，将产能提高4倍以上；在富马酸发酵优化中实现COD去除率达90%以上，糖转化率提高至50.8%，生产强度达1.1 g/L/h，反萃液中富马酸浓度达150-200 g/L，同时中和剂用量减少58.75%。

项目实施期间共发表论文143篇，其中SCI论文128篇，出版著作1部，培养博士生25名，硕士生70名。累计国内外申请专利38项，其中授权28项。获得国家技术发明二等奖两项。