一罐微生物正忙着"吃糖吐塑料"，但它们吐出来的到底是什么塑料？比例对不对？以前只能等两天拿到结果，现在12分钟就能看清每一个细胞在干什么。

近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所联合清华大学、中国农业科学院、北京微构工场生物技术有限公司、青岛星赛生物科技有限公司等单位，开发出一种名为"过程拉曼组"的新技术。相关成果近日发表于《生物技术趋势》。

塑料垃圾是全球难题，而微生物能"吃"出一种叫聚羟基脂肪酸酯的生物塑料，可被完全降解，是替代传统塑料的有力候选。但这个家族"成员"不少——由3-羟基丁酸构成的聚羟基丁酸酯是"硬汉"，由3-羟基丁酸与4-羟基丁酸共聚而成的3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚酯则多了几分柔韧。工业上最需要的，恰恰是后面这种。问题在于，两种聚合物常在同一罐里"混居"，传统检测手段如同把一锅粥搅匀了再尝一口——只能得到一个平均值，根本分不清哪个细胞在干什么，更没法实时监控。

青岛能源所单细胞中心副研究员张佳解释说："‘过程拉曼组’做的事，相当于给发酵罐装上了一双眼睛，而且是能看到单个细胞的‘显微镜眼睛’"。它利用单细胞拉曼光谱，无需荧光标记，12分钟内就能同步读出每个细胞合成了什么聚合物、含量多少、单体比例如何。区分聚羟基丁酸酯细胞与3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚酯细胞的准确率达99.75%，单细胞水平定量总聚羟基脂肪酸酯含量及单体组成的精度，与传统气相色谱相当。

最直观的验证来自5000升工业发酵罐。传统方法盯着产量曲线，28小时到达峰值便采收。但"过程拉曼组"发现：26小时时，4-羟基丁酸比例已达标，高产细胞占比91.54%，群体最"整齐"；到了28小时，比例反而超标了。提前两小时动手，既保住了产品质量，又避免了一整罐的损失。

“聚羟基脂肪酸酯要真正替代传统塑料，其生产质量是关键，”张佳说，"'过程拉曼组'这双'眼睛'能从源头保障产品质量。"。

目前，该技术已在酿酒酵母合成蛋白、红球菌合成油脂等体系中完成验证，具备广谱应用潜力。未来，它有望作为通用过程大数据与人工智能引擎，支撑智能生物反应器研发，助力我国生物制造高端装备技术自主创新升级，同时也是单细胞原位代谢图谱科学计划服务产业的关键支点，全球节点将协同构建新一代发酵质检质控体系。

研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等支持，青岛星赛生物提供分析仪器保障。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2026.03.017