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本團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事傳統(tǒng)釀造食品的應(yīng)用基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)實(shí)踐，與國(guó)內(nèi)的眾多大型釀造企業(yè)，如鎮(zhèn)江恒順、瀘州老窖、山西老陳醋、張家界大德釀造、安徽胡玉美等保持著長(zhǎng)期的產(chǎn)學(xué)研合作。近十多年來，針對(duì)白酒、黃酒、醬油（醬）、泡菜等傳統(tǒng)釀造食品，在系統(tǒng)研究釀造微生物功能的基礎(chǔ)上，理性設(shè)計(jì)功能調(diào)控手段，達(dá)到傳承工藝特色，穩(wěn)定發(fā)酵生產(chǎn)，提升產(chǎn)品品質(zhì)的目的。

傳統(tǒng)發(fā)酵通常采用固態(tài)多菌種釀造，其功能微生物組成復(fù)雜，其形成的微生態(tài)在釀造的過程中一直處于動(dòng)態(tài)的平衡，這種微生態(tài)結(jié)構(gòu)與功能的揭示對(duì)提升傳統(tǒng)釀造食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、風(fēng)味保持具有重要意義，通過現(xiàn)代的微生態(tài)技術(shù)，認(rèn)識(shí)釀造微生物群落結(jié)構(gòu)及其功能，并加以理性應(yīng)用，既是重要的基礎(chǔ)科學(xué)問題，又是行業(yè)技術(shù)升級(jí)的關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期從事傳統(tǒng)釀造食品的應(yīng)用基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)實(shí)踐，與國(guó)內(nèi)的眾多大型釀造企業(yè)，如鎮(zhèn)江恒順、瀘州老窖、山西老陳醋、張家界大德釀造、安徽胡玉美等保持著長(zhǎng)期的產(chǎn)學(xué)研合作。近十多年來，針對(duì)白酒、黃酒、醬油（醬）、泡菜等傳統(tǒng)釀造食品，在系統(tǒng)研究釀造微生物功能的基礎(chǔ)上，理性設(shè)計(jì)功能調(diào)控手段，達(dá)到傳承工藝特色，穩(wěn)定發(fā)酵生產(chǎn)，提升產(chǎn)品品質(zhì)的目的。 創(chuàng)新要點(diǎn) （1）系統(tǒng)建立了復(fù)雜釀造微生物群落結(jié)構(gòu)解析和微量代謝產(chǎn)物精確分析的技術(shù)體系，解決了妨礙定量研究傳統(tǒng)釀造食品微生物群落結(jié)構(gòu)以及精確其復(fù)雜組份的技術(shù)難題。 （2）創(chuàng)新了傳統(tǒng)釀造功能微生物高效篩選技術(shù)，從傳統(tǒng)食醋等釀造過程中分離獲得近百株背景明確、安全可靠、發(fā)酵性能優(yōu)良的微生物，形成了完備的釀造用菌種庫(kù)，包括乳酸菌、醋酸菌、酵母菌、米曲霉等。 （3）首次提出了傳統(tǒng)釀造菌群生物強(qiáng)化策略，構(gòu)建了釀造微生物群落功能強(qiáng)化技術(shù)體系并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，促進(jìn)了傳統(tǒng)釀造生產(chǎn)的三個(gè)可控（釀造微生物群落功能可控、釀造過程可控、產(chǎn)品品質(zhì)可控）。

該論文構(gòu)建了可用于精確預(yù)測(cè)代謝分工微生物群落組裝的理論框架，為利用代謝分工策略設(shè)計(jì)和調(diào)控人工微生物群落奠定了理論基礎(chǔ)。

建立了我國(guó)首個(gè)針對(duì)食源性致病菌建立的可視化預(yù)測(cè)建模與定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估預(yù)警平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了食源性致病菌污染信息的薈萃分析、實(shí)驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)的建模評(píng)價(jià)、種群大小的模擬預(yù)測(cè)，及目標(biāo)食品-致病菌組合的模塊化定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。所建平臺(tái)作為通用型工具，減輕了微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相關(guān)科研人員、生產(chǎn)者、監(jiān)管者等的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)和時(shí)間成本，提高了預(yù)測(cè)微生物模型的實(shí)用性，推動(dòng)了我國(guó)微生物風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的發(fā)展和普及。

一、所屬領(lǐng)域 人工智能，精密自動(dòng)化，生物分析與檢測(cè)，環(huán)境微生物檢測(cè)，工業(yè)微生物檢測(cè)，細(xì)胞組織分析檢測(cè)。 二、項(xiàng)目介紹 1. 痛點(diǎn)問題 微生物的識(shí)別、計(jì)數(shù)和定性分析一直是食品、醫(yī)藥和生物行業(yè)的重要一環(huán)。傳統(tǒng)的人工檢測(cè)方式勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，且檢測(cè)主觀性強(qiáng)，標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一，計(jì)數(shù)和檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確；在對(duì)環(huán)境的微生物監(jiān)測(cè)中，人工方法只能做到抽樣檢測(cè)，無法做到持續(xù)性檢測(cè)。 近兩年行業(yè)巨頭們（如GE，安捷倫，賽默飛等）開始推出圖像識(shí)別技術(shù)的微生物檢測(cè)設(shè)備，其結(jié)果來自直觀影像，分辨率高，操作難度低。但是這些設(shè)備目前采用的光學(xué)顯微鏡倍數(shù)都在800倍以下，只能進(jìn)行計(jì)數(shù)，如果要完成相關(guān)定性分析，需要在800倍以上的放大倍數(shù)獲得單細(xì)胞微生物的清晰圖像（如酵母菌，大腸桿菌）。但800倍放大倍數(shù)對(duì)應(yīng)的有效視場(chǎng)只有200微米*200微米，對(duì)計(jì)數(shù)和活性統(tǒng)計(jì)分析又不具備足夠的采樣數(shù)量。目前國(guó)內(nèi)外設(shè)備均沒有解決好這個(gè)問題，對(duì)微生物進(jìn)行定性分析的準(zhǔn)確率低，無法滿足市場(chǎng)需求。 2. 解決方案 本項(xiàng)目針對(duì)微生物和細(xì)胞活體檢測(cè)中缺乏有效參照物的技術(shù)難點(diǎn)，根據(jù)顯微掃描設(shè)備的結(jié)構(gòu)，將全景化視域重構(gòu)技術(shù)和微米級(jí)電機(jī)結(jié)合，解決了鏡頭大幅平移過程中的自動(dòng)對(duì)焦難題和微生物溶液動(dòng)態(tài)環(huán)境中的影像拼接難題，在保證1000倍放大的基礎(chǔ)上，獲得的有效視場(chǎng)增加到10毫米*10毫米的范圍；再通過自動(dòng)化圖像采集和拼接，得到完整的微生物圖像；然后結(jié)合傳統(tǒng)的圖像分割以及深度學(xué)習(xí)圖像識(shí)別的優(yōu)勢(shì)，小樣本高精度動(dòng)態(tài)完成微生物的類型識(shí)別，計(jì)數(shù)，活性，死亡率，出芽率等定量定性分析。 3. 競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)分析 與國(guó)內(nèi)外的主流檢測(cè)設(shè)備對(duì)比，本項(xiàng)目技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在： 1）獨(dú)創(chuàng)的微生物影像全景化視域重構(gòu)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)0.5微米的分辨率和20*25毫米的超大視角； 2） 解決微生物影像領(lǐng)域小樣本智能識(shí)別和智能檢測(cè)的難題； 3） 檢測(cè)目標(biāo)、檢測(cè)內(nèi)容、檢測(cè)流程和邏輯可通過自然語(yǔ)言定制，提高設(shè)備功能通用性； 4）計(jì)數(shù)準(zhǔn)確率超過人工計(jì)數(shù)，準(zhǔn)確率超過國(guó)內(nèi)細(xì)胞計(jì)數(shù)儀器一個(gè)數(shù)量級(jí)； 5）第一臺(tái)按照國(guó)家微生物計(jì)數(shù)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)研制的微生物計(jì)數(shù)儀。 本項(xiàng)目的第一代產(chǎn)品樣機(jī)與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品對(duì)比，主要性能優(yōu)勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下： 在食品行業(yè)，本項(xiàng)目獲得了青島啤酒北京密云分廠的啤酒原液和相關(guān)酵母菌種，針對(duì)生產(chǎn)用酵母菌采集了大量實(shí)拍圖像數(shù)據(jù)，優(yōu)化后的酵母菌計(jì)數(shù)和出芽率算法識(shí)別率均在95%以上。 4. 發(fā)展規(guī)劃 按照三步走的方式來設(shè)定發(fā)展規(guī)劃： 1）基于全景化視域重構(gòu)技術(shù)，構(gòu)建第一代檢測(cè)儀器，首先進(jìn)入門檻最低的食品微生物檢測(cè)市場(chǎng)，對(duì)啤酒和發(fā)酵乳企業(yè)提供酵母菌檢測(cè)計(jì)數(shù)技術(shù)和設(shè)備； 2） 利用已有技術(shù)積累，進(jìn)入環(huán)境微生物檢測(cè)和高校實(shí)驗(yàn)室市場(chǎng)； 3）最后以食品和環(huán)境檢測(cè)市場(chǎng)為根據(jù)地，進(jìn)入門檻最高的生物醫(yī)藥檢測(cè)市場(chǎng)，提供微生物檢測(cè)和組織檢測(cè)的相關(guān)設(shè)備。 5. 知識(shí)產(chǎn)權(quán)情況 已申請(qǐng)3項(xiàng)專利。 三、合作需求 1）尋求500-800萬(wàn)元天使投資； 2）尋找高校研究所，食品工業(yè)和環(huán)境檢測(cè)領(lǐng)域的客戶、渠道伙伴； 3）尋找生物醫(yī)藥，醫(yī)學(xué)臨床領(lǐng)域的客戶、渠道伙伴和產(chǎn)品測(cè)試環(huán)境。 四、團(tuán)隊(duì)介紹 科研團(tuán)隊(duì)： 1）周悅芝 博士 清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系研究員，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，在邊緣計(jì)算和深度學(xué)習(xí)等領(lǐng)域有豐富的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和杰出的研究成果，在面向醫(yī)學(xué)影像的AI圖像分析方面曾發(fā)表多篇論文，申請(qǐng)或獲得多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利。 2）黃權(quán)偉 清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系碩士，負(fù)責(zé)圖像分割及細(xì)胞識(shí)別等相關(guān)算法研發(fā)。 3）梁志偉 清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系碩士，負(fù)責(zé)深度學(xué)習(xí)算法加速研究和實(shí)現(xiàn)。 五、聯(lián)系方式 E-mail：ott@tsinghua.edu.cn 成果編號(hào)：20230055

一、成果簡(jiǎn)介 食源性病原微生物目前是威脅我國(guó)食品安全的首要風(fēng)險(xiǎn)。通過分子生物學(xué)手段可快速、準(zhǔn)確、廉價(jià)的檢測(cè)病原微生物，但傳統(tǒng)分子生物學(xué)技術(shù)在食品微生物檢測(cè)中只能做到靶向檢測(cè)和事后檢 測(cè)，即在例行檢查中只檢測(cè)種類有限的常規(guī)病原微生物，而不在常規(guī)檢測(cè)范圍內(nèi)的病原微生物在爆發(fā)食品安全事件后才進(jìn)行檢測(cè)，這種靶向性和后驗(yàn)性導(dǎo)致食源性病原微生物檢測(cè)的遺漏和滯后。另 外，傳統(tǒng)的分子生物學(xué)技術(shù)一次實(shí)

藍(lán)晶微生物致力于打造基于微生物的分子和材料創(chuàng)新平臺(tái)。團(tuán)隊(duì)由清華、北大青年科學(xué)家組成，顧問團(tuán)隊(duì)包括中科院院士，中科院微生物所工業(yè)微生物研究室主任等。致力于利用合成生物學(xué)技術(shù)，提供生物活性分子。業(yè)務(wù)包括合同付費(fèi)業(yè)務(wù)（iGEM科學(xué)教育，Holog平臺(tái)），大客戶定制開發(fā)（PHA業(yè)務(wù)線等）及自產(chǎn)經(jīng)營(yíng)（CBD開發(fā)）。點(diǎn)擊上方按鈕聯(lián)系科轉(zhuǎn)云平臺(tái)進(jìn)行溝通對(duì)接！

固定化微生物技術(shù)是將特選的微生物固定在特定的微生物載體上，使其高度密集并保持生物活性，在適宜條件下能夠快速、大量增殖并發(fā)揮其特定功能的生物技術(shù)。這種技術(shù)應(yīng)用于廢水處理，有利于提高生物反應(yīng)器內(nèi)特定的微生物濃度，避免其隨水流流失以及脫落的問題，從而有利于微生物抵抗不利環(huán)境的影響，同時(shí)利于反應(yīng)后的固液分離，縮短處理所需的時(shí)間。

成果描述：項(xiàng)目把現(xiàn)代生物工程技術(shù)與傳統(tǒng)釀造發(fā)酵技術(shù)相結(jié)合，利用自轉(zhuǎn)化育種功能性菌株及各種釀酒發(fā)酵有益菌株，研制開發(fā)出各類新型微生物菌劑，既可有效利用和降低各類白酒生產(chǎn)原材料中殘余淀粉含量，提高釀酒原料的利用率，增加出酒率，減少?gòu)U棄丟糟的排放；還可根據(jù)不同人群飲食文化的嗜好，采用不同微生物菌種配合和工藝改造，生產(chǎn)出具有不同風(fēng)格特點(diǎn)的新產(chǎn)品類型，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)及環(huán)保效益的和諧統(tǒng)一。市場(chǎng)前景分析：本項(xiàng)目成果技術(shù)應(yīng)用覆蓋生物工程、生物化工、食品釀造等工程技術(shù)領(lǐng)域。由于核心技術(shù)是淀粉質(zhì)材料的高效利用和酒精成分、風(fēng)味物質(zhì)的有效生成，因而相關(guān)技術(shù)成果適用于不同規(guī)模白酒發(fā)酵生產(chǎn)企業(yè)以及各類釀造食品及發(fā)酵飲料等傳統(tǒng)和現(xiàn)代釀造生產(chǎn)企業(yè)選擇性使用。本項(xiàng)目已在部分企業(yè)得到生產(chǎn)規(guī)模應(yīng)用，產(chǎn)品市場(chǎng)前景良好。與同類成果相比的優(yōu)勢(shì)分析：針對(duì)各種原料的專用釀酒微生物制劑系列，為淺褐色粉粒，分別含多種高活性釀酒酶類和各種香型生香酵母，100斤糧食出酒率為50度白酒80-120斤。年產(chǎn)300噸，年銷售收入300萬(wàn)元。國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。

氮、磷過度排放導(dǎo)致的水體富營(yíng)養(yǎng)化成為全球水環(huán)境面臨的挑戰(zhàn)之一，特別是由此引發(fā)的藍(lán)藻爆發(fā)、水體生態(tài)功能喪失及飲用水資源危機(jī)成為各國(guó)政府亟待解決的關(guān)鍵問題。如何實(shí)現(xiàn)氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽的合理分配和調(diào)控，成為防止水體富營(yíng)養(yǎng)化和構(gòu)建完善的水體生態(tài)系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵。 微生物活化設(shè)備照片 同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院柴曉利教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的水體微生物活化技術(shù)，突破了傳統(tǒng)旁通水處理工藝、水生動(dòng)植物修復(fù)技術(shù)的不足，通過激活土著優(yōu)勢(shì)菌種，使之快速增殖，打破原有水體微生態(tài)平衡，用水體本身容積代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有限生物反應(yīng)器，大大增加微生物的增殖空間，充分發(fā)揮微生物對(duì)污染物的削減能力，改善生態(tài)系統(tǒng)賴以生存的透明度、營(yíng)養(yǎng)鹽等不利條件，重組、完善水體微生態(tài)系統(tǒng)，恢復(fù)水體自凈能力，最終脫離人工干預(yù)回歸自然，具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。 基于微生物調(diào)控的水體原位修復(fù)技術(shù)解決了地表水環(huán)境輕度污染水體（富營(yíng)養(yǎng)化）治理的技術(shù)瓶頸，引領(lǐng)了低污染負(fù)荷飲用水水源地氮素污染控制技術(shù)的發(fā)展方向，具有重要的社會(huì)環(huán)境效益。目前該技術(shù)已經(jīng)獲得相關(guān)授權(quán)專利11項(xiàng)，在全國(guó)十幾個(gè)省市30多個(gè)水生態(tài)修復(fù)工程項(xiàng)目中得到了推廣應(yīng)用，累積項(xiàng)目合同額超過3億元。