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科技创新“她”力量(14)|黄继红:打破国外垄断 让河南小麦端向“世界餐桌”

来源:猛犸新闻·东方今报 2021-12-31 16:13:36
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大象新闻记者 冯靖雯 实习生 郑广伟/文图

 “小麦的皮就有七层。”在小麦生物加工与营养功能河南省重点实验室主任黄继红的眼里,小麦全身都是宝。她根植于小麦的“粮头食尾”,实现小麦全价开发利用,研发300多种产品,科研成果惠及国内多家知名企业。

河南素有“中原粮仓”之称。“河南新乡生产的面粉,到了香港制作成面条,一碗卖出300港元。”黄继红意识到,小麦作为河南的王牌,价值远不止于此,从中科院南方生物医药产业园辞职回到河南后,她开启了小麦功能产品生物制造关键技术研发及工程化应用。

草稿写了三麻袋,结束国外60年行业垄断

菌种是小麦生物转化的核心。2005年以前,氨基酸发酵的菌种一直受制于日本。

“我们自己培育的谷氨酸菌种产酸率为8%—10%,日本可达16%—18%。要知道,谷氨酸菌种产酸率每提高1%,企业产值就能增加7亿元。”黄继红介绍,莲花集团曾花10亿元购买日本菌种,仅用了4年,产酸率就开始下降。

真正的核心技术是买不到的!黄继红下定决心,要研发出属于中国人自己的“菌种”。

在国家863计划的支持下,黄继红和团队开始了代号为FM00-187的漫长研究。

 “那时候,我们的方案都是手写,实验效果不理想,立马更改方案。最后,我们的草稿纸足足有三麻袋。”在集中实验的一年多时间里,黄继红扎根实验室,只有换衣服时才回一趟家,“十几年前,实验室条件不好,消毒全靠人工。为了实验结果,三伏天也不能开空调,经常等回家换衣服,家里人说我身上都臭了”。

代号FM00-187就是高产酸菌种!

黄继红带领团队,解析了谷氨酸菌代谢通路关键酶基因,沉默PDHX Gene,抑制支路代谢;探明了谷氨酸菌衰亡期细胞渗漏规律,解决了产物引起反馈抑制难题;在应用方面,设计了突变菌种发酵新工艺及高酸连续浓缩等电提取。这个菌种,总体达到国际先进水平,部分国际领先,863计划课题验收达国际先进水平。

FM00-187在全国得到推广,经过不断升级,产酸率稳定在22%。据中国发酵协会统计,除被限制使用的外资企业,国内谷氨酸企业全部使用,该菌种推广十年来,直接经济效益达300亿以上,推广使用率98%。

打破麦胚“瓶颈”,建立国内首个蛋白数据库

民以食为天,全世界40%的人口以小麦为主食,河南小麦产量占全国28%。然而,加工产业化链条短,副产物利用率低,一直是小麦深加工的“瓶颈”。

麦胚是制粉工业的副产物,利用率不到1%。由于麦胚蛋白组分复杂,功能不明确,缺乏理论基础,麦胚蛋白利用存在提取率低、纯度低、活性低等问题。

常被当成“废料”的麦胚,在国家“十五” 滚动项目的支持下,黄继红带领团队实现了麦胚功能蛋白的高值化利用。

2003年,黄继红去欧洲做访问学者,发现当地2岁以下婴儿禁止使用人血丙种球蛋白,因为其传染病毒性疾病的几率达万分之一。

“这万分之一的几率,落到一个人身上就是不敢想象的。”他们的替代品是什么?黄继红一时查不出来相关专利和技术研究。

经过多方查找资料,她得到启发,开始从麦胚提取,首次对五大类2000多种麦胚蛋白进行结构解析和功能分类,建立了国产小麦首个蛋白数据库,研发出麦胚功能蛋白临床营养品,成为国内第一款植物免疫蛋白,填补了国内空白。

“小麦提取来源广,安全性高,是人血丙种球蛋白的安全替代品。它与人血丙种球蛋白和白蛋白具有相似功能,免疫活性高出30%以上,主要用于肿瘤放化疗等患者提高免疫力。”黄继红还首次利用分子印迹技术,对麦胚球蛋白进行特异性纯化,解决了复杂天然体系下的蛋白特异分离的行业难题。

从2005年开始研究,到2017年投入使用,麦胚功能蛋白临床营养品因为量产不足,价格偏高。“我们只在部分医院投入使用,供不应求。”黄继红说,为了让更多患者能够用得起,她正在研发生产价格更低的颗粒状同类产品,“价格降下来,让更多人受益,这才是我们的初心”。

产教研结合 科研成果走出“象牙塔”

多年来,黄继红立足“粮头食尾”,致力于农产品生物转化加工技术体系构建及平台建设,逐步探索出一条有效带动小麦产业创新发展、转型升级、提质增效,由小麦产量大省迈向产业强省的“蝶变”之路。

作为国家“十五”重大科技专项首席专家,黄继红主持20多项国家重点项目,申请专利110项,设计并建设了氨基酸发酵、酶制剂发酵、生物活性肽、植物源功能蛋白、噻吩璜隆等生产线20多条,提高了小麦的资源利用率,减轻了麦胚等副产物资源的浪费,显著提高了我国小麦加工企业在国际市场的竞争优势。

中国工程院院士张改平等专家曾给出评价:“实现了小麦的全价利用和高值化,引领了国内小麦精深加工行业的发展,整体水平居国际领先。”

让学问走出书斋,科研成果走出“象牙塔”。

在河南工业大学任教以来,黄继红坚持“匠心至诚,初心致远,把论文写在中原大地上”的育人理念,将产教研相结合,培养出一批立志于小麦生物加工和营养功能的学子。

“黄老师不止做学问,更是实战派。她能够跳出书本,从河南的小麦出发,很多技术和专利都是为了提高土地收益,把河南小麦精深加工技术推广出去。”毕业于河南工业大学的张庆飞创立了一家酵素公司,被评为河南省十大创业标兵。

作为生物发酵专业的学生,张庆飞一直受黄继红的科研精神影响,“创业多年一直谨记老师的话,做企业要坚守初心,把研发当作立身之本。”

“小麦大省要转化为质量和效益强省。”为了小麦吃出营养和健康,黄继红将继续围绕着我国小麦资源高效转化与增值的方向,解决小麦加工中全生命周期过程的关键技术和标准缺乏的问题,让河南小麦端上“世界餐桌”。

责任编辑:兰明群
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