2004年2月,，坐落在美麗的海濱城市大連西北部的大連輕工業(yè)學院校園里傳遞著一個令人激動的喜訊,，誕生僅6年的大連輕工業(yè)學院發(fā)酵工程重點實驗室的科研工作取得突破性進展，由實驗室主任金鳳燮教授主持完成的“酶轉化法生產(chǎn)Rh2等人參稀有皂苷”課題研究成果獲得了2003年國家技術發(fā)明二等獎,，成為全國該領域多年來獲取的最高獎項,。一年多時間過去了，這個榮獲國家科技大獎的重點實驗室近況如何,？科研有沒有新進展,？成果是否能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化？最近,，帶著這些被廣泛關注的問題,，我們來到大連輕工業(yè)學院發(fā)酵工程重點實驗室，見到了金鳳燮和他的合作者們,，同時看到了重點實驗室一派欣欣向榮的景象,，也看到了科技原始創(chuàng)新帶來的自信和服務社會的廣闊前景,。
傳統(tǒng)學科煥發(fā)出新活力
當代的生物工程是在發(fā)酵工程基礎上發(fā)展起來的，發(fā)酵雖然是生命科學中的傳統(tǒng)學科,，但是發(fā)酵學科對現(xiàn)代生物技術,、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術升級和新型生物技術的發(fā)展，正在起著不可磨滅的作用,。
大連輕工業(yè)學院發(fā)酵工程學科始建于1958年,。經(jīng)過40年教學、科研實踐的發(fā)展,，逐步成為東北三省實力較強的學科,。1979年發(fā)酵專業(yè)開始招收碩士研究生，現(xiàn)有發(fā)酵工程和生物化工兩個專業(yè)的碩士學位授予權及生物工程專業(yè)工程碩士學位授予權,，1992年開始與外校聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生,。1997年被確定為遼寧省重點學科，1998年被當時的國家輕工總局確定為發(fā)酵工程重點實驗室,。由于該實驗室在學科領域取得了一系列令人矚目的成果,，2003年又被遼寧省確定為高校發(fā)酵工程重點實驗室，成為我國東北地區(qū)發(fā)酵工程學科唯一的省級重點實驗室,。為了加速科技成果產(chǎn)業(yè)化,，大連市于2004年批準建立天然活性物質生物轉化工程技術研究中心,，遼寧省批準為食品工程技術中心,。
金鳳燮興奮地告訴記者，學校十分重視實驗室發(fā)酵工程學科的發(fā)展,，加大了對重點實驗室的建設力度,，2004年投入了200萬元資金用于分子生物學和發(fā)酵工程設備；加上省撥建設經(jīng)費,、學校配套匹配費及國家自然科學基金資助,，又增添了300余萬元的實驗設備。同時,，實驗室擴增面積達到5500平方米,，形成了能進行微生物和動植物細胞的保藏與研究、基因組學和蛋白質組學中發(fā)酵的研究,、動力學研究,，生物信息研究，發(fā)酵與生化反應器,、發(fā)酵產(chǎn)物分離和分析的研究平臺,，能進行發(fā)酵與生物工程領域國際前沿水平研究和開發(fā)，并能承擔國家重點課題研究,、具有國內先進水平多功能,、開放性省部級重點實驗室,，成為振興東北老工業(yè)基地的一個科技“亮點”。
建設和培育優(yōu)秀人才團隊是實驗室持續(xù)發(fā)展的動力,，更是科技創(chuàng)新的保證,，曾在日本東京大學做過訪問學者的金鳳燮深知這一點。在學院領導的支持下,，發(fā)酵工程重點實驗室增強和優(yōu)化研究隊伍,，積極吸納人才，先后從美國,、歐洲,、日本、韓國等國家引進中青年博士和博士后人才6人,，還選派6名在職科技人員攻讀博士,。目前實驗室27名成員中已有教授15人，副高職稱人員10人,，其中學術帶頭人4人,，博士生導師3人，省優(yōu)秀中青年5人,，具有博士學位的占科研人員總數(shù)的61%,，已形成老中青三代結合的蓬勃發(fā)展的研究團體。
近年來,，實驗室每年招收本科生150～200人,；現(xiàn)有發(fā)酵工程、生物化工兩個碩士學位授予權專業(yè),，每年招收統(tǒng)招碩士生60～70名左右,；同時每年還招收近30名生物工程專業(yè)的工程碩士。該實驗室已成為東北三省重要的發(fā)酵工程人才培養(yǎng)基地,。
成果產(chǎn)業(yè)化源于原始創(chuàng)新
科技創(chuàng)新是支撐實驗室發(fā)展的筋骨,。只有加強原始創(chuàng)新，掌握更多的自主知識產(chǎn)權,，才能不斷提升實驗室的競爭力,。金鳳燮對此很有感觸。為了研究酶工程,，他從來沒有過節(jié)假日,，而是爭分奪秒地帶領大家在實驗室里研究探索。經(jīng)過多方面的艱苦努力,，發(fā)酵工程重點實驗室的研究工作不斷深入開展起來,，新增科研項目24項，其中包括國家“973”子課題1項、國家自然科學基金項目5項,，獲發(fā)明專利3項,。在科研成果中，有多項獲得國家,、省部級自然科學獎勵,。如何將這些成果轉化為生產(chǎn)力，推動經(jīng)濟社會的發(fā)展,？金鳳燮認為,，只有以原始創(chuàng)新的成果推動產(chǎn)業(yè)化，才能具有核心競爭力,，而原始創(chuàng)新必須做長期艱苦的基礎研究工作,，等到基礎研究取得一定成果時，才能出現(xiàn)有突破性的方向,?；A理論一旦突破，就能開辟一個新的產(chǎn)業(yè)領域,，這樣形成的產(chǎn)業(yè)在國內外具有較強的競爭力,，成為國民經(jīng)濟的新增長點。
金鳳燮等人是從事微生物研究的,，在開展“酶轉化法生產(chǎn)Rh2等人參稀有皂苷”項目研究之前,，根本沒想過對人參進行研究。在上世紀80年代,，考慮到地球上石油,、煤炭等有限資源將會枯竭，提出能否用光合成將植物轉化為新能源,。繼而開始研究纖維素酶和纖維素分解機理,，發(fā)現(xiàn)了新的高溫厭氧分解纖維素的微生物,。在研究纖維素酶的性質時,，偶然發(fā)現(xiàn)纖維素酶的新亞類——中草藥皂甙糖苷酶，從而建立了中草藥皂甙糖苷酶的理論,。由此,，又開始研究中草藥皂甙酶，研究其新酶篩選,、酶性質,、酶反應以及酶法改變中草藥組分制備高活性組分。這樣才從微生物酶學研究跨入中草藥研究,。
在研究過程中,，他們發(fā)現(xiàn)了3種國際上未知的極端環(huán)境微生物，又發(fā)現(xiàn)纖維素酶存在亞類酶。在新亞類——皂苷糖苷酶存在的理論指導下,，相繼發(fā)現(xiàn)人參,、甘草、穿山龍,、大豆,、皂苷酶及蘆丁和紅景天甙酶等十幾種系列酶，掌握了其酶蛋白,、催化反應及產(chǎn)物活性,。經(jīng)對發(fā)現(xiàn)的4種不同人參皂苷糖苷酶DNA測定，發(fā)現(xiàn)人參皂苷酶不同于纖維素和半纖維素酶,，證實皂苷糖苷酶是新亞類,，從而建立了皂苷糖苷酶的新理論，為新發(fā)現(xiàn)皂苷酶的產(chǎn)業(yè)化,，解決了酶生產(chǎn)這一關鍵問題,，為天然藥物（中草藥）和保健品、功能化妝品行業(yè)的發(fā)展和技術升級提供了新的途徑和方法,。
隨后,，金鳳燮帶領實驗室的科技人員，開展了研究成果系列產(chǎn)業(yè)化工作,。在大連生生綠谷生物工程公司,，采用酶轉化法生產(chǎn)Rh2等人參稀有皂苷實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，人參Rh2復合皂苷年生產(chǎn)能力達到300公斤,，副產(chǎn)品C-K,、Rh3、Rg3等皂苷年產(chǎn)達2000公斤,。Rh2等稀有皂苷作為人參制品添加劑,、保健食品原料全部都已出口。鑒定組專家一致認為,，該項成果具有創(chuàng)新性,，達到了國際領先水平。吉林長白參隆集團實施活性紅參加工方法,，利用自行設計的設備加工出3種活性紅參,，當年生產(chǎn)規(guī)模達到月產(chǎn)50噸，為我國人參產(chǎn)業(yè)升級提供了技術保障,。
我國是啤酒生產(chǎn)大國,，但2/3原料大麥要依靠進口。原因是國產(chǎn)大麥具有皮厚,、蛋白含量高的特點,，麥芽浸出率低、色澤深，影響啤酒產(chǎn)量和質量,，按照啤酒生產(chǎn)傳統(tǒng)工藝,，用國產(chǎn)大麥作原料遇到困難。我國東北等地雖然適合種植大麥的面積很廣（僅黑龍江農墾總局可種植大麥的面積就達8000萬畝）,，但長期以來在啤酒業(yè)界形成了國產(chǎn)大麥不適合釀造啤酒的觀念,，因此國產(chǎn)大麥大部分只能用作飼料等。
該實驗室首次利用酶系研究方法,，建立了東北大麥制備優(yōu)良麥芽的成套工藝和生產(chǎn)優(yōu)質啤酒工藝,，麥芽質量達到國家一級標準，國產(chǎn)大麥墾P-2號的麥芽的糖化力,，超過進口大麥20%～50%,；α-氨基氮也超過7%～10%；東北大麥不僅能生產(chǎn)優(yōu)質啤酒,，啤酒生產(chǎn)中可加大補料（大米等）用量,，降低成本。打破了過去東北大麥不適合生產(chǎn)優(yōu)質啤酒的觀念,，在啤酒原料國產(chǎn)化過程中,，相關企業(yè)幾年來獲得幾十億元的效益。此外,，菊粉酶生產(chǎn)果糖產(chǎn)業(yè)化項目已在大連唐王基因科技有限公司產(chǎn)業(yè)化,；同時與華潤啤酒集團、紅梅集團,、黑龍江農墾總局,、哈啤集團等建立了長期技術開發(fā)、項目轉讓等合作,。
