挖掘聚谷氨酸并筑成首条坐蓐线 !南工大徐虹教员荣获第三届世界更始争先奖章

时间:2023-06-05

  克日(5月30日),记者从第三届寰宇创新争先奖赞叹大会上获悉,南京家当大学食品与轻工学院徐虹先生荣获第三届世界创新争先奖章。徐虹先生改进给与全生物合成的办法研制了聚谷氨酸这一新型效力高分子,酿成了从0到1的全新财富,动员下游变成千亿衍生商场,赢得了彪炳的经济功效和社会效率。

  1987年,徐虹硕士卒业后分配至南京化工学院(南京财富大学前身)办事,后师从欧阳平凯院士攻读博士学位。多年来,原来深耕生毕命工局限,致力于效力性生物高分子原料及其利用计划。

  效用性高分子与群众经济和黎民生活严密联系,用量高达1.2 亿吨/年,但大多依靠火油资源,保存不行降解等问题。

  “高分子家属中有一种好似蛋白机关的新型生物可降解成员聚氨基酸。”徐虹介绍,聚氨基酸在日化、食品、医药等界限具有重大运用潜力,是国内外商榷热点,但其生物合成手段壁垒高。2000年已往,国内在生物高分子聚氨基酸领域的商酌照旧一片空白。

  “为什么水母体内水分充满,看起来很丰盈?”在阅读了一篇对付水母的报说后,徐虹不禁发生了疑惑,“是什么让水母在压力大、盐度高的生活环境里却没有发作脱水现象?”经洽商开采,水母体内含有一种叫做聚谷氨酸的物质。

  “是不是听起来很熟谙?”道及聚谷氨酸,徐虹笑着叙,“全班人平时吃的味精便是谷氨酸(钠),聚谷氨酸就是单分子谷氨酸聚合酿成的大分子。”聚谷氨酸是绿色可降解的生物团圆物,是性命体所需的氨基酸聚关而成的活性物质,具有很强的保水性,并且组织中含有游离羧基,能螯合一些金属元素。

  “他们在践诺室里整整花了十年时期,用微生物发酵的办法来坐蓐、提取聚谷氨酸。” 徐虹谈,聚谷氨酸在自然界仅留存于水母和纳豆里,多量得回止境贫穷。为此,她们先做菌种筛选和优化,再进行机理方面的磋议,搞懂得微生物若何代谢闭成聚谷氨酸。

  在国家“863”课题“生物可降解型聚谷氨酸功用资料的制备会商”的援手下,徐虹课题组竣工了拥有自决知识产权的聚谷氨酸合成接头,填补了行业空白。由此,我国生物合成又添加了一种自主辩论的聚氨基酸,并开掘了其保水和吸附两大功效。

  “要完了聚氨基酸的家当化,满独揽游多元化的行使,就要使产物相对分子质地可控,特别是要制取超高相对分子质料的产物。”徐虹教师出现,聚谷氨酸是一类具有急急愚弄代价的生物功用高分子,然则分子代谢调控混乱,很难获取高效临盆菌种;高粘发酵体例又阻拦溶氧传质与营养输送,产物积累少;发酵产物组分复杂及分别精制不易达成等,这些都倒霉于其进行财富化。

  为处分这些穷苦,徐虹团队与南京轩凯生物科技有限公司就生物关成聚谷氨酸的家当化临盆睁开合作。

  为了提高菌种临盆聚氨基酸的浓度并得到所要的相对分子质量,探究团队构建了聚氨基酸精确的关成代谢汇集,开采聚氨基酸临蓐菌株同时保留聚合酶和降解酶这两个主要酶的独特景象,并在国际上率先对聚氨基酸临蓐菌株的基因组举办测序,领悟并揭发了两个酶的基因具体新闻和效力,发知道以降解酶为“开合”调控产物相对分子材料和浓度的育种新技术,有效治理了聚谷氨酸菌种筛选办法及高效菌株获得问题。

  在临盆经过中,商议团队又给与酸化降粘、吸附过滤手腕去除蛋白菌体等杂质,并用超滤手艺浓缩,取得了高纯度产品。全班人还革新采取醇析-盐析复关成型手艺获取聚氨基酸晶体,该手艺处理了高纯度产品得回、成型以及低值资料高效欺诳等问题。

  此次产学研互助不但从理论层面上处置了手段穷苦,还体验分子安排、菌株选育、分子量与构型调控、反响器开荒的集成方法,实破了高粘发酵体例低产瓶颈,杀青分歧分子量、区别构型的高分子生物合成,建成全球首条10万吨级聚氨基酸、泛菌多糖分娩线的争执,产品通俗诈骗于农业、环保、日化、食品等多个范围,并出口至欧洲、东南亚等区域。

  “2010年最先,聚氨基酸生物制备技巧入手举办限制化履行应用,他们们坐蓐的聚谷氨酸产品浓度较国际先辈水准进取30%以上,底物改变率翻了一番还多,提取收率可达90%以上,乙醇用量大幅削减。”南京轩凯生物科技有限公司毗连开办人冯小海谈谈。该功效性高分子聚氨基酸生物制备要紧技术与资产化诈欺项目,也获取了2014年度国家方法展现二等奖。

  聚氨基酸实用性平凡,其中,聚赖氨酸可用作生物防腐剂,聚谷氨酸分子量的险阻分别操纵范围也不尽雷同,既可用作日化保湿剂也可用作水办理剂。

  一入手,徐虹老师和团队围绕聚谷氨酸在日化用品方面的欺骗张开了系列研究,发清晰“可穿戴”的水凝胶防晒面膜等。“在有须要的局面涂上防晒霜,可为皮肤撑起一张具有特出的生物黏附性和防水成效的呵护伞,且在资料表面结构发生损害时,能在1分钟内光复原有机合和容貌,像人体皮肤相通自动愈关。”课题组王瑞先生介绍叙,产品优良的功用一是源于-聚谷氨酸这种分子结构含有巨额的亲水基团,二是源于健旺的黏附功用在与单宁酸分子组装变成的双收集水凝胶体系在皮肤外表构筑了坚固的三维网状机闭与皮肤皮相酿成多浸互相习染,从而杀青了自维持性能。

  在这个过程中,徐虹老师开掘聚谷氨酸也可用作土壤肥料增效剂。农业生产中下雨等因由会使化肥流失,导致化肥不单欺诳率不高,还易对状况变成濡染。

  “借使把聚谷氨酸增加到化肥中,是否能牢牢锁住磷肥、钾肥、氮肥,发展化肥诳骗率?”所以,徐虹师长指点团队特地商酌聚谷氨酸对农业的感化,并与江苏省农科院、南京农业大学开展互助,在水稻、小麦、玉米等作物和瓜果、烟草等经济作物上进行实践,收尾证明聚谷氨酸对裁汰化肥的利用量、增添农作物产量等方面有彰着熏陶。

  徐虹教师及团队面向国家化肥减施、农业提质增效等需求,乐成开辟出了囊括聚谷氨酸、泛菌多糖在内的具有自主知识产权的微生物源生物刺激素产品十余种,其中泛菌多糖为国际初创;与企业互助建成了国内最大的年产10万吨的微生物源生物刺激素分娩线。聚谷氨酸、泛菌多糖已运用于100家以上大型肥料与农药企业,包含云天化、新洋丰、河南心连心、湖北鄂中生态等国内农化头部企业,彰着饱励了化肥农药行业的科技挺进。

  “近三年,项目产品服务产出1000万吨特种增效肥,华夏每5吨增效肥中有1吨欺骗了该本事功勋分娩的刺激素产品;研发了谷乐丰品牌系列产品,近三年执行利用超6亿亩次。”徐虹教员介绍。

  将来,徐虹教授将连绵引导团队深耕聚谷氨酸行业,并将其行使到大矫捷、土壤筑理、水处理、饲料以及创伤敷料、手术缝关线等更多领域,让科研惠及百姓、造福民生。

  “天下创新争先奖”是继“国家自然科学奖”“国家手段浮现奖”“国家科学手艺进展奖”之后,我们们国创立的又一个重要的科技奖项,海洋重管隧叙配置手段立异团队等7个团队第三届寰宇改进争先奖牌;马大为等26名同志第三届天地立异争先奖章;丁文江等251名同志第三届天下改进争先奖状。


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