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(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng),，成為全國(guó)該領(lǐng)域多年來(lái)獲取的最高獎(jiǎng)項(xiàng),。一年多時(shí)間過(guò)去了，這個(gè)榮獲國(guó)家科技大獎(jiǎng)的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室近況如何,？科研有沒(méi)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(wèn)題,，我們來(lái)到大連輕工業(yè)學(xué)院發(fā)酵工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，見(jiàn)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(lái)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(lái)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(duì)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(guò)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(zhuān)業(yè)開(kāi)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(zhuān)業(yè)的碩士學(xué)位授予權(quán)及生物工程專(zhuān)業(yè)工程碩士學(xué)位授予權(quán),，1992年開(kāi)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(guó)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(guó)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(duì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)力度,，2004年投入了200萬(wàn)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(guó)家自然科學(xué)基金資助,，又增添了300余萬(wàn)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(guó)際前沿水平研究和開(kāi)發(fā),，并能承擔(dān)國(guó)家重點(diǎn)課題研究、具有國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平多功能,、開(kāi)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(guò)訪問(wèn)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(guó),、歐洲,、日本、韓國(guó)等國(guó)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(lái),，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(zhuān)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(zhuān)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(jìng)爭(zhēng)力,。金鳳燮對(duì)此很有感觸。為了研究酶工程,，他從來(lái)沒(méi)有過(guò)節(jié)假日,，而是爭(zhēng)分奪秒地帶領(lǐng)大家在實(shí)驗(yàn)室里研究探索。經(jīng)過(guò)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(kāi)展起來(lái),，新增科研項(xiàng)目24項(xiàng)，其中包括國(guó)家“973”子課題1項(xiàng),、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目5項(xiàng),，獲發(fā)明專(zhuān)利3項(xiàng)。在科研成果中,，有多項(xiàng)獲得國(guó)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(jìng)爭(zhēng)力,，而原始創(chuàng)新必須做長(zhǎng)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,。基礎(chǔ)理論一旦突破,，就能開(kāi)辟一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,，這樣形成的產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)外具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的新增長(zhǎng)點(diǎn),。
金鳳燮等人是從事微生物研究的,，在開(kāi)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(méi)想過(guò)對(duì)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(kāi)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(lèi)——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(kāi)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(guò)程中,，他們發(fā)現(xiàn)了3種國(guó)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(lèi)酶。在新亞類(lèi)——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(duì)發(fā)現(xiàn)的4種不同人參皂苷糖苷酶DNA測(cè)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(lèi),，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(wèn)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(kāi)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(zhuān)家一致認(rèn)為,，該項(xiàng)成果具有創(chuàng)新性,，達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。吉林長(zhǎng)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(guó)人參產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供了技術(shù)保障,。
我國(guó)是啤酒生產(chǎn)大國(guó),，但2/3原料大麥要依靠進(jìn)口。原因是國(guó)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(guó)產(chǎn)大麥作原料遇到困難,。我國(guó)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(wàn)畝）,，但長(zhǎng)期以來(lái)在啤酒業(yè)界形成了國(guó)產(chǎn)大麥不適合釀造啤酒的觀念，因此國(guó)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(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),，國(guó)產(chǎn)大麥墾P-2號(hào)的麥芽的糖化力,，超過(guò)進(jìn)口大麥20%～50%；α-氨基氮也超過(guò)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(guò)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(guó)產(chǎn)化過(guò)程中，相關(guān)企業(yè)幾年來(lái)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(rùn)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(zhǎng)期技術(shù)開(kāi)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?shì)^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(zhuān)業(yè)獲得博士學(xué)位,，回到大連輕工業(yè)學(xué)院后，很快開(kāi)展了微生物酶及機(jī)理,、生物轉(zhuǎn)化,、產(chǎn)酶菌的基
