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(xué)院校園里傳遞著一個(gè)令人激動(dòng)的喜訊，誕生僅6年的大連輕工業(yè)學(xué)院發(fā)酵工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研工作取得突破性進(jìn)展,，由實(shí)驗(yàn)室主任金鳳燮教授主持完成的“酶轉(zhuǎn)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(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)，成為全國該領(lǐng)域多年來獲取的最高獎(jiǎng)項(xiàng),。一年多時(shí)間過去了,，這個(gè)榮獲國家科技大獎(jiǎng)的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室近況如何？科研有沒有新進(jìn)展,？成果是否能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,？最近，帶著這些被廣泛關(guān)注的問題,，我們來到大連輕工業(yè)學(xué)院發(fā)酵工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,，見到了金鳳燮和他的合作者們，同時(shí)看到了重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(wù)社會(huì)的廣闊前景,。
傳統(tǒng)學(xué)科煥發(fā)出新活力
當(dāng)代的生物工程是在發(fā)酵工程基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，發(fā)酵雖然是生命科學(xué)中的傳統(tǒng)學(xué)科,，但是發(fā)酵學(xué)科對現(xiàn)代生物技術(shù),、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)和新型生物技術(shù)的發(fā)展，正在起著不可磨滅的作用,。
大連輕工業(yè)學(xué)院發(fā)酵工程學(xué)科始建于1958年,。經(jīng)過40年教學(xué)、科研實(shí)踐的發(fā)展,，逐步成為東北三省實(shí)力較強(qiáng)的學(xué)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(gè)專業(yè)的碩士學(xué)位授予權(quán)及生物工程專業(yè)工程碩士學(xué)位授予權(quán)，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(diǎn)學(xué)科,，1998年被當(dāng)時(shí)的國家輕工總局確定為發(fā)酵工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。由于該實(shí)驗(yàn)室在學(xué)科領(lǐng)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,，成為我國東北地區(qū)發(fā)酵工程學(xué)科唯一的省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。為了加速科技成果產(chǎn)業(yè)化,，大連市于2004年批準(zhǔn)建立天然活性物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化工程技術(shù)研究中心,，遼寧省批準(zhǔn)為食品工程技術(shù)中心。
金鳳燮興奮地告訴記者,，學(xué)校十分重視實(shí)驗(yàn)室發(fā)酵工程學(xué)科的發(fā)展,，加大了對重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)力度，2004年投入了200萬元資金用于分子生物學(xué)和發(fā)酵工程設(shè)備,；加上省撥建設(shè)經(jīng)費(fèi),、學(xué)校配套匹配費(fèi)及國家自然科學(xué)基金資助，又增添了300余萬元的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,。同時(shí),，實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)增面積達(dá)到5500平方米，形成了能進(jìn)行微生物和動(dòng)植物細(xì)胞的保藏與研究,、基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)中發(fā)酵的研究、動(dòng)力學(xué)研究,，生物信息研究,，發(fā)酵與生化反應(yīng)器、發(fā)酵產(chǎn)物分離和分析的研究平臺(tái),，能進(jìn)行發(fā)酵與生物工程領(lǐng)域國際前沿水平研究和開發(fā),，并能承擔(dān)國家重點(diǎn)課題研究、具有國內(nèi)先進(jìn)水平多功能,、開放性省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,，成為振興東北老工業(yè)基地的一個(gè)科技“亮點(diǎn)”。
建設(shè)和培育優(yōu)秀人才團(tuán)隊(duì)是實(shí)驗(yàn)室持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力,，更是科技創(chuàng)新的保證,，曾在日本東京大學(xué)做過訪問學(xué)者的金鳳燮深知這一點(diǎn)。在學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的支持下,，發(fā)酵工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室增強(qiáng)和優(yōu)化研究隊(duì)伍,，積極吸納人才，先后從美國,、歐洲,、日本,、韓國等國家引進(jìn)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(shí)驗(yàn)室27名成員中已有教授15人,，副高職稱人員10人，其中學(xué)術(shù)帶頭人4人,，博士生導(dǎo)師3人,，省優(yōu)秀中青年5人，具有博士學(xué)位的占科研人員總數(shù)的61%,，已形成老中青三代結(jié)合的蓬勃發(fā)展的研究團(tuán)體,。
近年來，實(shí)驗(yàn)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(gè)碩士學(xué)位授予權(quán)專業(yè)，每年招收統(tǒng)招碩士生60～70名左右,；同時(shí)每年還招收近30名生物工程專業(yè)的工程碩士,。該實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室發(fā)展的筋骨,。只有加強(qiáng)原始創(chuàng)新,，掌握更多的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，才能不斷提升實(shí)驗(yàn)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(lǐng)大家在實(shí)驗(yàn)室里研究探索,。經(jīng)過多方面的艱苦努力，發(fā)酵工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究工作不斷深入開展起來,，新增科研項(xiàng)目24項(xiàng),，其中包括國家“973”子課題1項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目5項(xiàng),，獲發(fā)明專利3項(xiàng),。在科研成果中，有多項(xiàng)獲得國家,、省部級(jí)自然科學(xué)獎(jiǎng)勵(lì),。如何將這些成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,？金鳳燮認(rèn)為,，只有以原始創(chuàng)新的成果推動(dòng)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(chǔ)研究工作,，等到基礎(chǔ)研究取得一定成果時(shí),，才能出現(xiàn)有突破性的方向?；A(chǔ)理論一旦突破,，就能開辟一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，這樣形成的產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)外具有較強(qiáng)的競爭力,，成為國民經(jīng)濟(jì)的新增長點(diǎn),。
金鳳燮等人是從事微生物研究的，在開展“酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)Rh2等人參稀有皂苷”項(xiàng)目研究之前,，根本沒想過對人參進(jìn)行研究,。在上世紀(jì)80年代，考慮到地球上石油,、煤炭等有限資源將會(huì)枯竭,，提出能否用光合成將植物轉(zhuǎn)化為新能源。繼而開始研究纖維素酶和纖維素分解機(jī)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(zhì)時(shí)，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(zhì)、酶反應(yīng)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(xué)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(dǎo)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(yīng)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(shí)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(guān)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(shù)升級(jí)提供了新的途徑和方法。
隨后,，金鳳燮帶領(lǐng)實(shí)驗(yàn)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(zhuǎn)化法生產(chǎn)Rh2等人參稀有皂苷實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),，人參Rh2復(fù)合皂苷年生產(chǎn)能力達(dá)到300公斤，副產(chǎn)品C-K,、Rh3,、Rg3等皂苷年產(chǎn)達(dá)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(rèn)為，該項(xiàng)成果具有創(chuàng)新性,，達(dá)到了國際領(lǐng)先水平,。吉林長白參隆集團(tuán)實(shí)施活性紅參加工方法，利用自行設(shè)計(jì)的設(shè)備加工出3種活性紅參,，當(dāng)年生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到月產(chǎn)50噸,，為我國人參產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供了技術(shù)保障。
我國是啤酒生產(chǎn)大國,，但2/3原料大麥要依靠進(jìn)口,。原因是國產(chǎn)大麥具有皮厚、蛋白含量高的特點(diǎn),，麥芽浸出率低,、色澤深，影響啤酒產(chǎn)量和質(zhì)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(nóng)墾總局可種植大麥的面積就達(dá)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(shí)驗(yàn)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(zhì)啤酒工藝,，麥芽質(zhì)量達(dá)到國家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，國產(chǎn)大麥墾P-2號(hào)的麥芽的糖化力，超過進(jìn)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(zhì)啤酒，啤酒生產(chǎn)中可加大補(bǔ)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(zhì)啤酒的觀念，在啤酒原料國產(chǎn)化過程中,，相關(guān)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(xiàng)目已在大連唐王基因科技有限公司產(chǎn)業(yè)化,；同時(shí)與華潤啤酒集團(tuán),、紅梅集團(tuán)、黑龍江農(nóng)墾總局,、哈啤集團(tuán)等建立了長期技術(shù)開發(fā),、項(xiàng)目轉(zhuǎn)讓等合作。
自主創(chuàng)新未有窮期
實(shí)現(xiàn)可持續(xù)自主創(chuàng)新的能力,，大連輕工業(yè)學(xué)院發(fā)酵工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室有了很好基礎(chǔ),。4位在酶工程研究領(lǐng)域造詣較深的學(xué)術(shù)帶頭人是實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新的核心。室主任金鳳燮1988年在日本東京大學(xué)生物工程專業(yè)獲得博士學(xué)位,，回到大連輕工業(yè)學(xué)院后,，很快開展了微生物酶及機(jī)理、生物轉(zhuǎn)化,、產(chǎn)酶菌的基因構(gòu)建等研究工作,。主持完成國家自然基金項(xiàng)目7項(xiàng)、省部級(jí)項(xiàng)目10余項(xiàng),。其中,，特殊酶的結(jié)構(gòu)與功能、酶法選擇性的改變天然皂甙糖基,、制備高生理活性次生皂甙工作處于國際領(lǐng)先水平,；獲得國家、省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)6項(xiàng),，發(fā)表論文150余篇,，其中SCI收錄21篇；王運(yùn)吉教授在農(nóng)副產(chǎn)品深加工中的關(guān)鍵酶,，目標(biāo)酶資源，海洋酶資源的高通量篩選,、高效表達(dá),、酶性質(zhì)改良等研究中取得了重要成果；張苓花教授在功能基因的克隆和表達(dá)，進(jìn)行基因轉(zhuǎn)化載體功能組件的優(yōu)選構(gòu)建及其在微生物,、植物表達(dá)載體中的穩(wěn)定高效表達(dá),、利用基因工程技術(shù)并結(jié)合計(jì)算機(jī)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的輔助設(shè)計(jì)進(jìn)行蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)改造等方面獲得重要進(jìn)展；李憲臻教授在微生物細(xì)胞融合法構(gòu)建微生物新生產(chǎn)菌,、微生物育種,、以及發(fā)酵新產(chǎn)品的研究方面都有突破，SCI共收錄論文18篇,。在這些學(xué)術(shù)帶頭人的帶領(lǐng)下,，實(shí)驗(yàn)室的科研工作進(jìn)展很快，一批年青科技人員茁壯成長,，成為科技創(chuàng)新的后備力量,。為了讓他們有更多的機(jī)會(huì)進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，不斷增長才干,，實(shí)驗(yàn)室每年還拿出15萬～20萬元,，設(shè)開放課題5～10個(gè)左右，促進(jìn)對外學(xué)術(shù)交流合作的發(fā)展,。2002年實(shí)驗(yàn)室成功舉辦了第一屆全國天然活性物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化學(xué)術(shù)研討會(huì),，2003年承辦了“大連國際啤酒節(jié)學(xué)術(shù)研討會(huì)”，聯(lián)合主辦了2003年在日本舉辦的“東亞藥學(xué)國際會(huì)議”,，2004年在大連主辦了第二屆全國天然活性物質(zhì)生物轉(zhuǎn)化學(xué)術(shù)研討會(huì),，這些學(xué)術(shù)交流會(huì)都達(dá)到了預(yù)期的效果。
通過學(xué)術(shù)交流和合作,，該實(shí)驗(yàn)室已與日本金澤大學(xué),、日光化學(xué)化妝品研究所達(dá)成共同研究合作協(xié)議；并先后與朝鮮國家科學(xué)院,，韓國啟明大學(xué)校,、韓國大慶大學(xué)、韓國漢城大學(xué),，日本日光化學(xué)化妝品研究所,、池田糖化食研、靜崗大學(xué)等建立國際合作關(guān)系,。實(shí)驗(yàn)室人員參加國際,、國內(nèi)學(xué)術(shù)會(huì)議百余人次；2004年邀請芬蘭專家,、諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者科特·伍斯里奇教授來校訪問講學(xué),，并聘請他為學(xué)院特聘教授。實(shí)驗(yàn)室還通過與企業(yè)聯(lián)合建立實(shí)驗(yàn)室,、技術(shù)和人員的交流,，建立了大型儀器和省市所有高校,、企業(yè)共享，所有儀器設(shè)備校內(nèi)資源共享的運(yùn)行管理機(jī)制,。
按照發(fā)展規(guī)劃,，實(shí)驗(yàn)室成立了以丁德文院士為主任的學(xué)術(shù)委員會(huì)和以金鳳燮教授為主任的實(shí)驗(yàn)室管理委員會(huì)，將緊跟國際發(fā)酵和生物工程的發(fā)展趨勢,，發(fā)揮本校發(fā)酵與生物學(xué)科在學(xué)科建設(shè),、人才儲(chǔ)備、資料和微生物菌種的優(yōu)勢,，抓住振興東北老工業(yè)基地的有利機(jī)遇,，確立了以微生物酶發(fā)酵機(jī)理，酶工程和生物反應(yīng)器,，基因工程及其產(chǎn)品制備技術(shù),，微生物、動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)機(jī)理,、應(yīng)用,，天然藥物有效成分酶轉(zhuǎn)化及高效制備技術(shù)，發(fā)酵行業(yè)的生物信息,、軟件開發(fā)的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究方向,；在應(yīng)用開發(fā)方向，確立了生物能源（秸稈發(fā)酵燃料酒精,、燃料植物的開發(fā)）,，國產(chǎn)大麥制麥、優(yōu)質(zhì)啤酒釀制,，啤酒原料國產(chǎn)化,，功能食品、化妝品開發(fā),，生物食品,，發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)新技術(shù)、新工藝,、新設(shè)備研究等主攻方向,。
展望未來，時(shí)任大連輕工業(yè)學(xué)院生物與食品工程學(xué)院院長并兼發(fā)酵重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任的金鳳燮教授充滿信心,。他說,，人參皂苷產(chǎn)業(yè)化只是一個(gè)開始，今后,，還要實(shí)現(xiàn)甘草,、白頭翁、穿山龍系列皂苷酶產(chǎn)業(yè)化,，通過自主創(chuàng)新,，要實(shí)施的項(xiàng)目還有很多,，他們爭取用兩三年的時(shí)間實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)高效天然活性物質(zhì)的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，推動(dòng)中草藥和保健食品產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,；還將組織人力物力攻關(guān)可產(chǎn)業(yè)化的生物能源，攻關(guān)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)秸稈生產(chǎn)燃料酒精,；進(jìn)一步攻克啤酒原料的國產(chǎn)化問題,。他表示，實(shí)驗(yàn)室全體人員會(huì)以勇于創(chuàng)新的精神和辛勤的勞動(dòng),，把發(fā)酵工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室打造成東北地區(qū)發(fā)酵工程人才培養(yǎng),、科研開發(fā)、分析測試,、學(xué)術(shù)交流和菌種保藏的綜合研究開發(fā)中心,。
