胡永红:把微生物打造成“跨界高手”

发布时间:2024-07-18 10:51:57 来源: sp20240718

原标题:胡永红:把微生物打造成“跨界高手”

胡永红在实验室。受访者供图

胡永红在实验室。受访者供图

身披一条蓝色披肩,讲话慢条斯理,看似一位江南女子,但一个工作电话打来,便“夺门而去”,不见踪影。这位风一般的女子是南京工业大学食品与轻工学院院长、教授胡永红。在同事和学生眼中,她仿佛是一个精力可以无限“续航”的人。

学生们可以随时拨通胡永红的电话,跟她探讨学术问题。有一次,一个实验受阻的学生在凌晨两三点,拨通了她的电话请教微生物发酵问题;有的青年教师会在深夜十一二点或凌晨三四点钟,收到她分享的学术文章。

在胡永红的办公室里,大豆、水稻、辣椒被种成绿植。滋养它们的,是胡永红和团队成员研发的益生菌等微生态制剂。

虽然行政事务缠身,但胡永红依然会在几个会议间隙,披上白大褂,冲进实验室,给遇到难题的学生示范如何接种微生物……

已经在合成生物学、绿色生物制造及生物材料等领域耕耘了30多年的胡永红,先后主持承担国家及省部级项目30余项,与企业合作项目20余项。

“我的导师、中国工程院院士欧阳平凯常说‘你们的成果不要放在实验室的三角瓶里’。他希望我们可以把论文写在车间、流水线和田间地头,能够研发出有益于产业发展的技术。他的话一直激励我将科研成果转化为服务一线的产品。”胡永红说。

今年3月初,胡永红被评为全国三八红旗手。

住进工厂守着反应器

1986年,喜欢生物学的胡永红报考了南京工业大学的生物化工专业。大三时,胡永红遇到了影响她职业选择的人。

“欧阳平凯老师对我们要求十分严格。读研时,他经常指导我做实验,告诉我搞科研不仅要写论文,还要去爬爬工厂的塔台,了解怎么让成果落地、实现产业化。”胡永红回忆道。

20世纪90年代初,一家化工企业急于向生物化工领域转型,生产有机酸、氨基酸产品。

“生产这类产品的传统方法是让原材料在反应器中充分反应,再分离提取其中产物。这个过程比较慢,成本也比较高。”胡永红回忆道,在欧阳平凯的带领下,她和团队成员探索出一种反应分离耦合技术。

“我们将原材料的生物催化反应过程与多级分离过程,集成到一个反应装置中完成,大大简化了工艺流程,使最终得到的有机酸浓度从原来的每升100克至150克,提高到每升3200克。”胡永红说,这是一条全新的技术路线,当时没有经验可以借鉴,所有研发工作都是从零起步的。

那段时间,胡永红干脆住进工厂。“微生物的发酵过程,往往持续24小时至48小时。我必须守着反应器,确保发酵相关数据符合技术参数;同时还要培训工人,确保项目上马后,他们能自主操作。”她回忆道。

这套技术体系为生化加工过程的产业化,提供了一套全新的方法。2000年,胡永红所在团队以此成果获得国家科技进步奖一等奖。那一年,她32岁。

带队培育37种益生菌

20世纪90年代末,胡永红带学生到全国多地进行土壤采样,希望从中找到能用于食品、药品加工的益生菌。

“益生菌是一类活性微生物。不同土壤环境中益生菌差异很大。我们在不同地区采集益生菌,丰富菌种资源。有时,我们也会根据研究需要,收集特定地区的益生菌。”胡永红说。

1997年至今,胡永红带领团队成员培育出活性更高、遗传性能更稳定、具有自主知识产权的益生菌37种。“其中,利用我们培育的益生芽孢杆菌生产的产品,货架期较行业平均水平提高近50%,生产周期缩短约40%。”胡永红说。

用益生菌生产的、广为人知的产品主要是酸奶等发酵饮品。不过,经过长期研究,胡永红有了一个新想法:“除了在工业、食品和医药方面发挥作用,益生菌能否在农业上一展身手?”

要想让益生菌成功“跨界”,首先要解决“水土不服”问题。

“将益生菌放入土壤后,它会和‘土著’微生物相互作用。有的益生菌可以适应新环境,有的不能。我们要想办法让益生菌既可以适应土壤环境,又能够保护‘土著’微生物,与它们和谐共生。于是,我们给益生菌涂了一点保护剂,增强它们的环境耐受性。”胡永红说。

给农作物、土壤“治病”

可以适应新环境的益生菌,能否促进农作物生长?

为了回答这个问题,胡永红时不时揣着采样器具往田间地头跑,白皙的皮肤渐渐被晒红。

“胡老师经常去大棚与农民交流,看看益生菌使用效果好不好,再取一些生长不理想的植株,回来分析原因。以前我在实验室筛选、培育菌株时,只考虑植株活性,很少想它在农业生产中的应用效果。但现在我跟着胡老师下田,体会到什么叫学以致用。”胡永红的助手、南京工业大学食品与轻工学院讲师崔洁说。

经过多年探索,胡永红带领团队成员克服了益生芽孢杆菌、霉菌等益生菌在绿色农用生物制品产业化过程中存在的瓶颈问题,并将关键共性技术应用于芽孢杆菌系列制品、抗生素、抑菌促生剂和生物疫苗等十余种农用生物制品生产中。她研发的多个产品获得农药登记证、药品注册证和批准文号。

除了让益生菌帮农作物除病虫害,胡永红还让微生物为土壤“调理脾胃”。

江苏省海岸线狭长,有不少盐碱地。2022年起,胡永红开始带领团队成员探索利用微生物改良土壤。她一次次和团队成员从盐碱地“土著”微生物中筛选耐盐碱品种,逐步建立盐碱地土壤微生物数据库。

从化工原料到食品添加剂再到农业微生态制剂,胡永红将微生物打造成“跨界高手”。它们可以守护肠道健康,也能当农作物、土壤的“医生”,还可以作为“工业血液”催化工业原材料,提高生产效率。

“社会发展需求是最好的研究方向。面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,我和团队成员正在努力尝试将应用研究成果产业化、规模化,做‘顶天立地’的研究,以科技创新满足人民所需,助力产业发展。”胡永红说。

(记者 金 凤)

(责编:郝孟佳、李昉)