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陶勇(左)在山西省古城牧業(yè)全株玉米青貯示范點采樣。中科院微生物所供圖
在生物學(xué)家中,中科院微生物所研究員陶勇有點與眾不同。除了鉆研問題、發(fā)表論文外,他有著大多數(shù)科研人員少有的對產(chǎn)業(yè)的眼光和熱情。做應(yīng)用研究時,他總能預(yù)見“什么能碰、什么又不能碰”,這些判斷幾乎都在后來得到證實。
陶勇的嗅覺,源于他曾在頂級工業(yè)生物技術(shù)企業(yè)任職的經(jīng)歷。解決實際問題,做有價值工作的思維讓他相信:生物研究不僅要“高大上”的論文,也需務(wù)實、接地氣的應(yīng)用,而后者往往被人忽視。
我的工作就是通過生物代謝工程的方法,把低廉的生物原料變成高附加值的產(chǎn)品
陶勇辦公室墻上,一張近兩平方米的生物代謝圖尤為顯眼。這張凝結(jié)了無數(shù)科學(xué)家研究成果的圖譜,描繪了細胞內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng),勾勒了生物活性物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及其可能路徑。
站到生物代謝圖前,陶勇顯得很興奮。在他看來,這張百科全書式的圖譜里蘊含了豐富的研究內(nèi)容?!拔业墓ぷ鳎褪且l(fā)現(xiàn)其中的奧秘,通過生物代謝工程的方法,把低廉的生物原料變成高附加值、實用、方便人們使用的產(chǎn)品?!?/p>
實現(xiàn)這一理念,顯然比陶勇輕松的敘述要難得多。不過,近來的一項成果讓他堅信自己走在正確的路上。他帶領(lǐng)團隊從淀粉中高效地合成出了海藻糖,并在不久前天津舉辦的“中國工業(yè)生物技術(shù)發(fā)展高峰論壇”上,獲得了“年度科技轉(zhuǎn)化獎”。這一來自學(xué)界、業(yè)界兩方面的認(rèn)可,使他備感欣慰。
海藻糖是一種安全、可靠的天然糖類,與常見白糖相比,它的熱、酸的穩(wěn)定性更好,還具有保鮮、保濕、矯味、抗凍、抗老化等特性,在食品加工、醫(yī)藥和化妝品等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛。
“比如,由于海藻糖的熱穩(wěn)定性好,它可以用來制作巧克力、糖果及烘烤制品,而保鮮、保濕則在化妝品中大有用處,抗凍的海藻糖,還能替代血漿蛋白作為生物活性物質(zhì)的穩(wěn)定劑,幫助疫苗和血液制品的運輸。”陶勇說。
過去,人們從酵母和麥芽糖中提取海藻糖,但轉(zhuǎn)化率都不高,由于產(chǎn)量低、成本居高不下,沒法大規(guī)模應(yīng)用。其后,有研究者試圖利用雙酶法,從淀粉水解出海藻糖,但受制于工藝水平,轉(zhuǎn)化率仍然較低。
歷經(jīng)數(shù)年研究,陶勇團隊優(yōu)化了海藻糖生產(chǎn)菌種的發(fā)酵過程,提出了一條酶法生產(chǎn)海藻糖的新工藝,實現(xiàn)了從淀粉糊精轉(zhuǎn)化生產(chǎn)海藻糖,并使得轉(zhuǎn)化率達到80%以上。不僅解決了轉(zhuǎn)化率低的難題,生產(chǎn)原料也由麥芽糖改為淀粉糊精,降低了生產(chǎn)成本。
“我們的工作不止步于實驗室?!碧沼抡f。緊接著,他帶領(lǐng)團隊,與天津科技大學(xué)的胡云峰教授合作,開展了海藻糖在糖果生產(chǎn)、蛋糕烘焙、食品冷凍等領(lǐng)域的應(yīng)用效果示范研究,并給出了詳細的參考數(shù)值。
研發(fā)人員要讓產(chǎn)業(yè)鏈條的參與者使用新產(chǎn)品,就要拿出讓人信服的研究
“夏壯秋肥冬瘦春死”,這是我國北方畜牧養(yǎng)殖的怪圈。在漫長的秋冬季,由于新鮮飼草料的缺乏,有時候,一個冬天,牛、羊的肥膘就會掉下三四成。
青貯加工是解決秋冬飼草匱乏的有效方法,即在飼草生長季節(jié),將飼草或秸稈等原料經(jīng)粉碎、密封、發(fā)酵等過程貯存起來備用,既有較好的適口性,也保留或提升了飼草營養(yǎng)價值。不過,傳統(tǒng)青貯加工只利用天然微生物進行簡單發(fā)酵,青貯過程中雜菌污染損失較大,營養(yǎng)組分提升有限。此外,傳統(tǒng)發(fā)酵的方式也制約了青貯的大規(guī)模應(yīng)用。
我們能不能選育優(yōu)良的微生物菌劑,來提升青貯飼草品質(zhì)?6年前,青??萍紡d慕名找到中科院微生物研究所,提出了這樣的疑問。陶勇認(rèn)為,“新產(chǎn)品應(yīng)該學(xué)會瞄準(zhǔn)、開拓新市場,研發(fā)人員要讓產(chǎn)業(yè)鏈條的參與者使用,就要拿出讓人信服的研究,這些正是國內(nèi)所欠缺的?!?/p>
憑著對微生物的了解,也出于為農(nóng)牧民做點事的意愿,陶勇克服困難組建了以自己和鐘瑾研究員為主的青貯研發(fā)團隊,決心開發(fā)高效微生物青貯菌劑。“微生物看不見摸不著,但它在青貯上的作用不可小覷?!?/p>
6年多來,針對不同地區(qū)氣候和畜牧業(yè)特點,青貯團隊分析了不同青貯原料在不同階段的微生物菌群、生物生理代謝特征,以及不同微生物間的相互作用情況,掌握了青貯中微生物的作用原理。在此基礎(chǔ)上,青貯團隊研制開發(fā)了適應(yīng)不同地區(qū)環(huán)境特點、不同種類青貯原料的高效微生物復(fù)合菌劑。
“有一次在內(nèi)蒙古,我們剛打開用研發(fā)的青貯菌劑制作的裹包青貯飼料,周邊的牛群聞著味道就朝我們飛奔而來?!钡玫健坝脩簟钡目隙ǎ沼聦ρ邪l(fā)的青貯菌劑有了信心。
不過,研制出菌劑,離用到農(nóng)牧民手中還有很長距離。為開展應(yīng)用示范工作,過去幾年,陶勇帶領(lǐng)團隊走遍了內(nèi)蒙古、青海、黑龍江、廣西等省區(qū)的主要農(nóng)牧區(qū)。有時,一年中多數(shù)時間在偏僻的鄉(xiāng)野出差。
不久前,在山東東營中試和生產(chǎn)基地,青貯團隊研發(fā)的高效微生物復(fù)合菌劑已經(jīng)實現(xiàn)了菌株的10T罐發(fā)酵生產(chǎn),為青貯菌劑的推廣及產(chǎn)業(yè)化打下了基礎(chǔ)。
“飼喂比對結(jié)果表明,僅通過使用菌劑青貯,就可使肉羊增重提高11.8%,飼料轉(zhuǎn)化率提高13.4%,肉羊的屠宰率和肉骨比也顯著提高?!碧沼孪M@些青貯菌劑能幫助農(nóng)牧民增收、脫貧。
產(chǎn)業(yè)化過程中,一個微不足道的環(huán)節(jié)上考慮欠周全,都難以完成
有源源不斷的點子,又能扎扎實實地推進落地,這是很多同行、學(xué)生佩服陶勇之處。
陶勇把這些歸功于在企業(yè)多年的研究訓(xùn)練。1997年,在美國做完博士后,陶勇進入美國杜邦公司。13年中,他先后從事了農(nóng)藥和代謝工程的研發(fā)。
“企業(yè)的研發(fā)是以市場和應(yīng)用為導(dǎo)向的,確定研發(fā)方向會做充分的調(diào)研、論證,同時還要考慮到從實驗室到產(chǎn)品各個生產(chǎn)鏈條的情況。企業(yè)在基礎(chǔ)和前沿研究上可能不是最好的,但做出來的產(chǎn)品性能一定是最優(yōu)的。”陶勇說。
大學(xué)、研究所的研究和做產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用有很大的差別,不能認(rèn)為只要技術(shù)本身好,就自然而然能做出好產(chǎn)品,產(chǎn)業(yè)化過程中,一個微不足道的環(huán)節(jié)上考慮欠周全,都難以完成。陶勇說,“這就像一個沙漏,瓶子上方裝滿了沙子,但一次只有很少的幾顆沙子能夠流下來。因此,做產(chǎn)業(yè)化設(shè)計的時候,我們一開始就會設(shè)計幾個甚至幾十個產(chǎn)品同時研發(fā),以增加成功的幾率。”
剛進入杜邦時,陶勇的工作是研發(fā)農(nóng)藥。在幾年中,他作為骨干參與開發(fā)一款殺蟲劑產(chǎn)品。它因其低毒、高效,在將近10年之后,依然是同類產(chǎn)品中的明星。其后,他申請調(diào)到生物研發(fā)部門,擔(dān)任資深研究員。當(dāng)時杜邦公司發(fā)力工業(yè)微生物研究,探索綠色生物技術(shù)。陶勇耳濡目染,親身實踐,在生物工業(yè)技術(shù)研究上有深厚的積累和見地。
2009年底,應(yīng)中科院微生物所邀請,陶勇以國外專家的身份,在國內(nèi)一次會議上介紹了杜邦公司的工業(yè)微生物上的應(yīng)用案例。2010年初,作為人才被引進到中科院微生物所,擔(dān)任微生物所工業(yè)微生物實驗室主任。
“很土”,這是一些人對陶勇團隊工作的看法,對此他總是一笑了之。實際上,陶勇團隊并不是沒有高質(zhì)量的論文發(fā)表,只是他堅信:生物研究要服務(wù)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè),不能僅僅鉆研問題,國家還應(yīng)結(jié)合實際問題,持續(xù)資助一些務(wù)實的研究,如此科研才不至于成為小圈子的游戲。
“我就希望團隊能在這上面做出一些有價值的研究工作?!蓖锎x圖,陶勇信心滿滿地說。
(原載于《人民日報》 2018-01-03 12版)
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