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走進(jìn)華東理工大學(xué)生物工程學(xué)院魯華生物技術(shù)研究所，空氣中飄浮著一股甜甜的“酒釀”氣味，這來自實(shí)驗(yàn)室中正在進(jìn)行的發(fā)酵試驗(yàn)。基因改造后的酒釀酵母等細(xì)菌，通過發(fā)酵能夠生成各種原來需要通過化學(xué)反應(yīng)合成或天然原料提取的化合物，這就是生物制造。

在這里，華東理工大學(xué)教授魏東芝團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了“角鯊烯”制造工藝，它以往只能屠宰鯊魚提取，如今20噸發(fā)酵罐的單次產(chǎn)能即可替代3000頭鯊魚的提取量。目前，該產(chǎn)品已獲得國際、國內(nèi)多項(xiàng)相關(guān)認(rèn)證，應(yīng)用于疫苗佐劑、醫(yī)藥、化妝品、保健品等產(chǎn)品制造。

魏東芝團(tuán)隊(duì)攻克的這道生物制造難題，只是其“多酶協(xié)同催化體系及生物基產(chǎn)品綠色制造技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目在二十余年發(fā)展中解決的諸多挑戰(zhàn)之一。該項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)20余種醫(yī)藥、化工及農(nóng)藥等產(chǎn)品原料的生物制造，堪稱生物基產(chǎn)品制造的“工具箱”。團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向牽引科研創(chuàng)新，已累計(jì)推動(dòng)100多項(xiàng)科技成果產(chǎn)業(yè)化，賦能近300家企業(yè)，近三年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值超1500億元。近日，2025年度中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)揭曉，該項(xiàng)目榮獲科技進(jìn)步獎(jiǎng)（含基礎(chǔ)研究類）特等獎(jiǎng)。

專注底層技術(shù)助力跨領(lǐng)域攻堅(jiān)

對底層技術(shù)的執(zhí)著研究，是這個(gè)“工具箱”能解決多項(xiàng)生物制造問題的關(guān)鍵。

例如，團(tuán)隊(duì)開發(fā)的“多酶級(jí)聯(lián)生物催化技術(shù)”，在微生物世界中，酶就像一把精密的“鑰匙”，能開啟各類催化反應(yīng)通道，是生物制造的關(guān)鍵之一。然而，一個(gè)反應(yīng)常常需要多種酶混合作用，常會(huì)遇上流程斷裂、效率低下等問題。

“把通過酶進(jìn)行的反應(yīng)比作搭積木，簡單混合后，這些‘積木’搭到一起的效率很低。但我們對酶進(jìn)行了專門的設(shè)計(jì)，好比在積木上設(shè)置了能相互搭到一起的卡扣，反應(yīng)就更容易了?！蔽簴|芝介紹，沿著這種“酶工程”的思路，“多酶級(jí)聯(lián)生物催化技術(shù)”使得多種不同的酶能夠“步調(diào)一致”地高效協(xié)同工作。

更具挑戰(zhàn)性的是長期堅(jiān)守同一研究方向持續(xù)開展攻關(guān)探索。“二十多年來，我們團(tuán)隊(duì)始終專注特定的研究方向，‘不為潮流所動(dòng)’?！蔽簴|芝說，“只有鉆研和擁有自己獨(dú)特的底層技術(shù)，才可能把一項(xiàng)工作做到極致?！?/p>

在角鯊烯制造工藝研發(fā)中立下大功的“多細(xì)胞器工程改造”技術(shù)便是一個(gè)好例子?！凹?xì)胞跟人體一樣，也有各種‘器官’——細(xì)胞器。把反應(yīng)放在一個(gè)細(xì)胞器中進(jìn)行，空間更緊湊，效率就更高了?！蔽簴|芝說，角鯊烯是該項(xiàng)技術(shù)協(xié)助實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)重要化合物，但即便短期內(nèi)沒有重大項(xiàng)目的實(shí)際需求，團(tuán)隊(duì)仍會(huì)堅(jiān)守該技術(shù)方向開展系統(tǒng)性研發(fā)工作?；貓?bào)是豐厚的：從角鯊烯的成功量產(chǎn)開始，該項(xiàng)技術(shù)開辟了數(shù)萬種同類精細(xì)化學(xué)品生物制造的途徑。“底層技術(shù)是通用的。萬變不離其宗?！蔽簴|芝說。

此外，還有像“精準(zhǔn)釣魚”一樣從海量基因中高效發(fā)掘目標(biāo)酶的工業(yè)酶“快速精準(zhǔn)定制”技術(shù)，低成本、無抗生素添加、培養(yǎng)基100%國產(chǎn)化的發(fā)酵技術(shù)，以及擁有10000余種自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)酶的龐大酶庫……在一項(xiàng)又一項(xiàng)的底層技術(shù)托舉下，魏東芝團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的“多酶協(xié)同催化體系”成為一道“專業(yè)后廚流水線”，以玉米、秸稈等可再生生物質(zhì)為“食材”，多種功能各異的酶為“廚師”，在常溫常壓下一步完成原料拆解、轉(zhuǎn)化、成型的全流程，綠色而高效地端出一道又一道化合物“菜品”。

產(chǎn)業(yè)需求引領(lǐng)更新教科書

在魏東芝擔(dān)任所長的魯華生物技術(shù)研究所一樓，幾位學(xué)生正在幾間前后連通的實(shí)驗(yàn)室里，觀察反應(yīng)器中的產(chǎn)物與儀器上的讀數(shù)。在實(shí)驗(yàn)室的盡頭，是一套大小約為半個(gè)房間的光亮的發(fā)酵罐系統(tǒng)，其容量為300升，設(shè)計(jì)與工業(yè)中的噸級(jí)發(fā)酵罐基本一致。這是研究所成立時(shí)魏東芝特地設(shè)計(jì)的一條完整的“迷你”生物制造“生產(chǎn)線”，其目標(biāo)是系統(tǒng)解決“從實(shí)驗(yàn)室搖瓶到百噸級(jí)發(fā)酵罐”的傳遞、控制與優(yōu)化等關(guān)鍵難題，實(shí)現(xiàn)技術(shù)成果向產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)力的高效轉(zhuǎn)化。

從魏東芝團(tuán)隊(duì)成立起，生產(chǎn)端的實(shí)際問題便被納入其研究體系框架之中。

例如，團(tuán)隊(duì)在研發(fā)農(nóng)藥“L-草銨膦除草劑”的生物合成工藝時(shí)，雖然已經(jīng)成功生成了目標(biāo)產(chǎn)物，但它卻和保持酶活性的“緩沖液”混雜在一起，分離純化過程非常復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的成本很高。

“從生產(chǎn)的角度出發(fā)，我們當(dāng)時(shí)大膽設(shè)想，雖然‘酶必須在緩沖液里才有活性’是教科書上的概念，但為了簡化這個(gè)反應(yīng)體系，能不能讓它在純水里面依然有活性呢？”魏東芝說。

這一思路創(chuàng)新，造就了該技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵性突破。全球首條年產(chǎn)萬噸L-草銨膦除草劑生物合成生產(chǎn)線投產(chǎn)，打破國外生產(chǎn)技術(shù)壟斷，原料利用率近100%，幾乎無廢水排放，與傳統(tǒng)同類化工品生產(chǎn)線相比，其占地面積、總投資額及建設(shè)周期僅為十分之一。

“當(dāng)前，這項(xiàng)成果已經(jīng)寫進(jìn)了新的教科書?！蔽簴|芝說。

醫(yī)藥級(jí)角鯊烯的從頭合成與規(guī)?；I(yè)量產(chǎn)，百萬噸級(jí)檸檬酸生產(chǎn)線原料利用率近100%……“科研成果的價(jià)值，絕不應(yīng)僅僅以論文和專利的數(shù)量來衡量?！蔽簴|芝經(jīng)常這樣跟團(tuán)隊(duì)師生說。在“十五五”時(shí)期生物制造產(chǎn)業(yè)跨越發(fā)展的關(guān)鍵階段，魏東芝團(tuán)隊(duì)正推動(dòng)綠色生物技術(shù)的系統(tǒng)化、規(guī)?；瘧?yīng)用，為我國建設(shè)“生物制造強(qiáng)國”貢獻(xiàn)力量。