食品微生物领域：液滴微流控技术开拓高产菌株选育新路径
在食品微生物发酵与菌种选育领域，传统菌株改良依赖人工筛选或低通量培养方法，不仅面临正突变率低、筛选周期长的核心问题，还存在操作繁琐、成本高、工业化转化难度大等痛点。无论是食品添加剂的高效生产，还是非粮生物质的高值化利用，高产、高耐受性菌株的缺乏一直是制约行业规模化发展的关键瓶颈，难以满足食品工业对高效、绿色、低成本生产的现实需求。
天木生物的微流控技术装备，如同为菌株选育量身打造的“高效筛选利器”，凭借“微尺度操控+超高通量筛选”的独特优势，实现对海量突变体的快速筛选——每小时可完成百万级别的液滴分选，远超传统方法的筛选效率！同时，结合生物传感器与液滴微注入技术，能够精准捕捉目标菌株的代谢特征，从庞大的突变体库中精准锁定高产的优质菌株，为食品微生物领域的菌株选育提供高效、可靠的解决方案。
目前四款微流控设备已发表案例的应用方向汇总
接下来，从天木生物微流控设备助力发表的众多科研成果中，选取两篇典型案例，深入探讨其在食品微生物领域的应用与落地。
文献1
关键甜味剂量产新策略：微滴技术解锁赤藓糖醇生产瓶颈
赤藓糖醇是应用广泛的重要低热量甜味剂，其工业生产依赖解脂耶氏酵母。然而，传统菌种改造方法存在正突变率低、筛选通量有限的核心瓶颈，严重制约了高产菌株的选育效率与成本。
基于此，本项研究成功构建了一个基于皮升级微滴（DREM cell）与转录因子生物传感器的共培养高通量筛选系统（FADS-EryD）。该系统通过两阶段温控、pH缓冲液注入以及利用pH敏感性红霉素消除背景表达等创新策略，实现了每小时约10^5个细胞的高通量筛选。经过四轮迭代筛选，最终获得一株高产突变菌株解脂耶氏酵母S4-9，其在5升发酵罐中赤藓糖醇产量达到231.2 g/L，产量和产率相较于原始菌株分别提升了16.97%和26.09%。该研究为胞外产物高产菌株的选育提供了一种高效、低成本的通用型筛选平台范例。
图1 用于检测赤藓糖醇的生物传感器工作机理
图2 基于赤藓糖醇转录因子生物传感器的荧光激活液滴分选（FADS）平台
图3 高产赤藓糖醇菌株的高通量筛选
文献2
非粮生物质高值化利用：全自动进化赋能L-乳酸工业制造
凝结芽孢杆菌在将非食用甜高粱发酵为高浓度乳酸方面具有经济应用潜力，但其生产能力受限于渗透压耐受性。本研究通过重离子束诱变结合自动化高通量微滴富集技术（MMC），筛选出渗透压耐受性显著提升的凝结芽孢杆菌新菌株。相较于亲本菌株，该菌株在乳酸产量和耐受性方面均表现更优。此外，补充维生素B并采用酸预处理大豆粉可进一步提升转化率与生产效率。
图4 重离子诱变结合微滴富集过程图
最终实验表明，突变株40–5007在0.66 M NaCl下的存活率提高227%–329%，胞内ROS水平下降82%–85%。在开放非无菌条件下进行单批次发酵，该工程菌株经23小时甜高粱汁发酵后可产出113.5克/升乳酸，且光学纯度高达99.8 %，这为从为基于非粮生物质的乳酸工业化生产提供了可行策略。
图5 基于MMC开展40次传代，共14天后，通过OD620筛选目标菌株。
从赤藓糖醇的高效量产到非粮生物质的高值化转化，天木生物微流控技术已在食品微生物领域实现多个应用突破，为行业提供了兼具效率与成本优势的菌株选育新路径。这些实践案例不仅验证了技术的稳定性与通用性，更为食品工业绿色升级、资源高效利用提供了有力支撑。创新不断，天木生物将持续深耕微流控技术的应用，聚焦食品微生物领域的核心需求，推动更多高效选育方案落地。
食品微生物领域：液滴微流控技术开拓高产菌株选育新路径
在食品微生物发酵与菌种选育领域，传统菌株改良依赖人工筛选或低通量培养方法，不仅面临正突变率低、筛选周期长的核心问题，还存在操作繁琐、成本高、工业化转化难度大等痛点。无论是食品添加剂的高效生产，还是非粮生物质的高值化利用，高产、高耐受性菌株的缺乏一直是制约行业规模化发展的关键瓶颈，难以满足食品工业对高效、绿色、低成本生产的现实需求。
天木生物的微流控技术装备，如同为菌株选育量身打造的“高效筛选利器”，凭借“微尺度操控+超高通量筛选”的独特优势，实现对海量突变体的快速筛选——每小时可完成百万级别的液滴分选，远超传统方法的筛选效率！同时，结合生物传感器与液滴微注入技术，能够精准捕捉目标菌株的代谢特征，从庞大的突变体库中精准锁定高产的优质菌株，为食品微生物领域的菌株选育提供高效、可靠的解决方案。
目前四款微流控设备已发表案例的应用方向汇总
接下来，从天木生物微流控设备助力发表的众多科研成果中，选取两篇典型案例，深入探讨其在食品微生物领域的应用与落地。
文献1
关键甜味剂量产新策略：微滴技术解锁赤藓糖醇生产瓶颈
赤藓糖醇是应用广泛的重要低热量甜味剂，其工业生产依赖解脂耶氏酵母。然而，传统菌种改造方法存在正突变率低、筛选通量有限的核心瓶颈，严重制约了高产菌株的选育效率与成本。
基于此，本项研究成功构建了一个基于皮升级微滴（DREM cell）与转录因子生物传感器的共培养高通量筛选系统（FADS-EryD）。该系统通过两阶段温控、pH缓冲液注入以及利用pH敏感性红霉素消除背景表达等创新策略，实现了每小时约10^5个细胞的高通量筛选。经过四轮迭代筛选，最终获得一株高产突变菌株解脂耶氏酵母S4-9，其在5升发酵罐中赤藓糖醇产量达到231.2 g/L，产量和产率相较于原始菌株分别提升了16.97%和26.09%。该研究为胞外产物高产菌株的选育提供了一种高效、低成本的通用型筛选平台范例。
图1 用于检测赤藓糖醇的生物传感器工作机理
图2 基于赤藓糖醇转录因子生物传感器的荧光激活液滴分选（FADS）平台
图3 高产赤藓糖醇菌株的高通量筛选
文献2
非粮生物质高值化利用：全自动进化赋能L-乳酸工业制造
凝结芽孢杆菌在将非食用甜高粱发酵为高浓度乳酸方面具有经济应用潜力，但其生产能力受限于渗透压耐受性。本研究通过重离子束诱变结合自动化高通量微滴富集技术（MMC），筛选出渗透压耐受性显著提升的凝结芽孢杆菌新菌株。相较于亲本菌株，该菌株在乳酸产量和耐受性方面均表现更优。此外，补充维生素B并采用酸预处理大豆粉可进一步提升转化率与生产效率。
图4 重离子诱变结合微滴富集过程图
最终实验表明，突变株40–5007在0.66 M NaCl下的存活率提高227%–329%，胞内ROS水平下降82%–85%。在开放非无菌条件下进行单批次发酵，该工程菌株经23小时甜高粱汁发酵后可产出113.5克/升乳酸，且光学纯度高达99.8 %，这为从为基于非粮生物质的乳酸工业化生产提供了可行策略。
图5 基于MMC开展40次传代，共14天后，通过OD620筛选目标菌株。
从赤藓糖醇的高效量产到非粮生物质的高值化转化，天木生物微流控技术已在食品微生物领域实现多个应用突破，为行业提供了兼具效率与成本优势的菌株选育新路径。这些实践案例不仅验证了技术的稳定性与通用性，更为食品工业绿色升级、资源高效利用提供了有力支撑。创新不断，天木生物将持续深耕微流控技术的应用，聚焦食品微生物领域的核心需求，推动更多高效选育方案落地。
