生物制造具有低碳循環(huán)、綠色清潔的特點(diǎn)，是全球戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。目前，我國(guó)生物制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過(guò)10萬(wàn)億元，并以每年12%的速度遞增。而與之密切相關(guān)的工業(yè)生物技術(shù)，世界各主要經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)體把它確定為21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，競(jìng)爭(zhēng)非常激烈。江南大學(xué)工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，是我國(guó)工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域最具品牌影響力和競(jìng)爭(zhēng)力的實(shí)驗(yàn)室之一。近年來(lái)，該實(shí)驗(yàn)室解決了一系列生物制造"卡脖子"問(wèn)題，引領(lǐng)我國(guó)工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域的科學(xué)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

　　發(fā)展綠色生物制造 服務(wù)國(guó)家雙碳戰(zhàn)略

　　  工業(yè)生物技術(shù)被譽(yù)為第四次工業(yè)革命的核心技術(shù)之一，它以廉價(jià)可再生的生物質(zhì)原料，大規(guī)模生產(chǎn)人類所需的化學(xué)品、醫(yī)藥、燃料、材料、食品等產(chǎn)品。是解決人類目前面臨的資源、能源及環(huán)境問(wèn)題的重要手段。

　　  江南大學(xué)工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任徐巖介紹：“像氨基酸、檸檬酸這樣的一些大宗的化學(xué)品，過(guò)去很多時(shí)候靠化工的技術(shù)生產(chǎn)，而現(xiàn)在通過(guò)微生物的加工來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)。它最大的好處就是減少二氧化碳的排放。”

　　_{江南大學(xué)工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任徐巖}

　　  江南大學(xué)工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以國(guó)家重大戰(zhàn)略需求和學(xué)科發(fā)展前沿為導(dǎo)向，著力開(kāi)展生物催化與酶技術(shù)、微生物代謝工程、現(xiàn)代發(fā)酵工程等三個(gè)主要研究方向的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，在工業(yè)酶催化性能強(qiáng)化設(shè)計(jì)、工業(yè)菌種系統(tǒng)代謝重構(gòu)、傳統(tǒng)發(fā)酵微生物組合調(diào)控等方面，取得了突破性成果。

　　_{解析設(shè)計(jì)酶蛋白質(zhì) 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)綠色升級(jí)}

　　  在江南大學(xué)工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，倪曄教授利用X-RAY晶體衍射儀，解析酶蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)：“我手里拿著的這個(gè)，是剛才制備得到的一個(gè)蛋白質(zhì)晶體。撈起來(lái)然后用液氮速凍以后，準(zhǔn)備加載到這樣的一個(gè)X射線衍射儀上去，來(lái)獲得它的一個(gè)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。”

　　  酶是一類重要的生物催化劑，其蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。只有通過(guò)對(duì)酶的蛋白結(jié)構(gòu)解析，才能高效、定向、可控地對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)和改造，才能獲得滿足生產(chǎn)需要的工業(yè)酶。

　　  “找到它關(guān)鍵的一個(gè)催化中心，以及它底部進(jìn)出的通道，可以幫助我們從幾百個(gè)氨基酸的范圍，縮小到幾十個(gè)氨基酸的范圍。有了這個(gè)結(jié)構(gòu)解析的幫助，可以去指導(dǎo)我們如何更加理性地去改造。”倪曄介紹。

　　  近年來(lái)，倪曄教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)生物催化過(guò)程中的瓶頸問(wèn)題，開(kāi)展蛋白質(zhì)工程與生物催化研究，有針對(duì)性地改造酶的工業(yè)屬性，解決工業(yè)酶資源有限、重要酶工業(yè)應(yīng)用屬性不足等問(wèn)題。

　　  倪曄說(shuō)：“例如非常知名的一種藥物立普妥，又叫阿托伐他汀，它是一種心血管藥物，是美國(guó)的一家公司生產(chǎn)的。它的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)就是通過(guò)酶催化。原來(lái)它需要非常昂貴的金屬催化劑，后來(lái)，它用三個(gè)酶解決了步驟的問(wèn)題，提高了生產(chǎn)效率2500倍以上。這也為它獲得了巨額的利潤(rùn)。通過(guò)這個(gè)例子我們就能知道技術(shù)的重要性。”

　　  近年來(lái)，倪曄教授團(tuán)隊(duì)的相關(guān)研究成果從這個(gè)實(shí)驗(yàn)室走出來(lái)。其中，S腺苷蛋氨酸、功能糖、貝他斯汀手性醇中間體、D-苯乳酸等產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。

　　_{江南大學(xué)工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授倪曄}

　　  倪曄說(shuō)：“通過(guò)生物催化技術(shù)在傳統(tǒng)的化工、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)這些產(chǎn)業(yè)的升級(jí)，服務(wù)于我們國(guó)家的雙碳戰(zhàn)略。”

　　_{構(gòu)建調(diào)控細(xì)胞工廠 引領(lǐng)行業(yè)轉(zhuǎn)型進(jìn)步}

　　  工業(yè)生物技術(shù)既能有助于實(shí)現(xiàn)化工、醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)的綠色升級(jí)，也為很多產(chǎn)品的加工提供了綠色可持續(xù)的生產(chǎn)方式。這間1500平米的實(shí)驗(yàn)室，建有通風(fēng)發(fā)酵、厭氧發(fā)酵、分離提取與包裝等不同中試平臺(tái)。饒志明教授團(tuán)隊(duì)，正在用中試發(fā)酵罐，做微生物發(fā)酵實(shí)驗(yàn)。

　　  江南大學(xué)工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授、國(guó)家級(jí)人才饒志明介紹：“我們可以把實(shí)驗(yàn)室摸索出來(lái)的，在5升發(fā)酵罐的溫度、pH值、溶氧包括補(bǔ)料這些條件，在更大規(guī)模上去優(yōu)化。然后慢慢去適應(yīng)更大規(guī)模、更工業(yè)化、更粗獷的這種條件。像在中國(guó)一些大宗發(fā)酵產(chǎn)品，如氨基酸、有機(jī)酸、維生素，包括抗生素，工廠的發(fā)酵罐規(guī)模有百噸、500噸甚至上千噸這樣的規(guī)模。”

　　  工業(yè)菌株是發(fā)酵工業(yè)的“靈魂”。針對(duì)工業(yè)微生物生產(chǎn)效率低、細(xì)胞生長(zhǎng)弱、環(huán)境耐受差的共性技術(shù)難題，實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展提高合成能力、強(qiáng)化生長(zhǎng)性能、提升環(huán)境抗逆性等研究。以國(guó)家需求為導(dǎo)向，采用合成生物學(xué)前沿技術(shù)，結(jié)合基因組、蛋白質(zhì)組、代謝組等現(xiàn)代組學(xué)技術(shù)，開(kāi)發(fā)和創(chuàng)制高效的工業(yè)微生物菌種，積極開(kāi)展工業(yè)生物技術(shù)創(chuàng)新并努力探索產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路。

　　_{江南大學(xué)工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授饒志明}

　　  饒志明介紹：“前幾年我們進(jìn)口大豆和豆粕的時(shí)候，經(jīng)常被西方國(guó)家‘卡住脖子’。這些國(guó)家坐地要價(jià)，提高價(jià)格，讓我們國(guó)內(nèi)的一些養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)壓力很大。所以我們研發(fā)出一些可以在飼料里面添加的氨基酸，就可以大大減少進(jìn)口。”

　　  近五年，江南大學(xué)工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等國(guó)家和省部級(jí)項(xiàng)目267項(xiàng)；發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文665篇；授權(quán)發(fā)明專利664項(xiàng)，其中國(guó)際專利50項(xiàng)，在生物制造領(lǐng)域發(fā)明專利家族數(shù)位列全球第一。形成了工業(yè)生物技術(shù)從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的科研創(chuàng)新體系，服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略需求和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。

　　  徐巖說(shuō)：“我們把研究成果，很好地轉(zhuǎn)化到我們整個(gè)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)這樣一個(gè)主戰(zhàn)場(chǎng)來(lái)。中國(guó)這樣的一個(gè)生物制造大國(guó)，要走向一個(gè)生物制造強(qiáng)國(guó)。希望能夠?yàn)槲覀兠褡宓膹?fù)興作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。”