地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）是一种需氧革兰氏阳性（G+）菌,广泛分布于自然界,尤其土壤中。地衣芽孢杆菌具有强抗逆性、酶种类丰富且表达能力强、抑菌、安全无毒害等特性,使其成为工业生产菌株较理想的选择。地衣芽孢杆菌可以形成芽孢,这些芽孢能够抵御极端环境,具有极强的生存能力,在制剂、存储和运输过程中不易死亡。产品中芽孢数量对地衣芽孢杆菌制剂的质量起到决定性的作用。本论文主要以一株产芽孢能力较弱的功能性地衣芽孢杆菌BF-002为研究对象,探索氮源对芽孢产生的影响,目的在于提高BF-002的芽孢产量,实现氮源流加过程的自动化控制,降低生产成本,为BF-002和其他种类芽孢杆菌菌剂的生产和应用提供工艺技术的支持。主要研究结果如下:（1）在250 mL摇瓶中测定地衣芽孢杆菌BF-002的生长曲线,确定BF-002菌株种子液培养的最佳培养时间为18 h,发酵培养的最佳收获时间为21 h。通过摇瓶单因素实验优化发酵培养的温度、初始pH、碳源种类和氮源种类。确定最优的培养基和培养条件组合为:温度37℃、初始pH 7.0、碳源选用葡萄糖,氮源选用鱼粉蛋白胨和豆粕（鱼粉蛋白胨:豆粕=1:1）。（2）在250 mL摇瓶实验中发现:初始氮源浓度越高,芽孢率越低;5 L发酵罐培养中却得出相反的结论:初始氮源浓度越高,芽孢率越高。深入分析发现,影响芽孢率的关键因素是单位活细胞所占有的氮源浓度。提出相对氨基氮浓度的概念:相对氨基氮浓度=氨基氮浓度÷OD600。无论在摇瓶还是发酵罐中,均存在“相对氨基氮浓度越低,芽孢率越高”规律。（3）在5 L发酵罐中采用2.50 g·h-1、4.36 g·h-1和5.83 g·h-1三个速率进行恒速补料,结果表明最低的补料速率(2.50 g·h-1)能够获得最高的芽孢率（26.33%）。利用三种人工操作的反馈流加策略,即基于氨基氮离线测量的间歇补料、基于尾气CO2浓度的间歇补料和连续流加,控制相对氮源浓度。结果表明,采用基于尾气CO2浓度氮源连续流加策略,能将相对氨基氮能控制在8.42 mg·OD-1600水平,芽孢量和芽孢率最高,分别为6.12×10~9 cfu·mL-1和42.5%。（4）采用python语言编写计算机控制程序,实现基于尾气CO2浓度反馈连续流加策略的自动化控制。同时,为了降低成本,将流加所用氮源由鱼粉蛋白胨替换成NH4Cl。利用该控制程序,在5 L和50 L的发酵罐中进行发酵实验。5 L规模下的芽孢量和芽孢率分别达到1.19×1010 cfu·mL-1和63.5%,50 L规模下的芽孢量和芽孢率分别为2.09×1010cfu·mL-1和73.2%,均明显高于上述人工操作条件下的水平。衡算所有5 L规模下发酵批次的经济效益,自动控制策略下的单位芽孢量原料成本为￥1.72·(1014cfu)-1,与采用人工操作方式的最优批次相比,仍然降低75.04%。