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第九届侨界贡献奖人物风采录(二十四)
徐慧:助力维C产业绿色跨越式发展
2023年04月21日09:53  来源:中国侨联

徐慧,现任中国科学院沈阳应用生态研究所研究员、博士生导师,深耕维生素C生物发酵技术领域25年,开展从上游生物发酵新技术到下游大宗废弃物资源化利用技术的协同创新,实现了全链条跨越式发展,对提高辽宁企业核心竞争力,实现“双碳”目标具有重要意义。曾获省部级奖励7项,授权专利25项(其中国际专利1项),发表论文90余篇,其中SCI/EI检索50余篇。

维生素C的“瘦身”革命

维C生物发酵是一种非常独特的“混菌发酵”,由产酸菌和伴生菌协同完成,产酸菌进行糖-酸生物转化,但必须依赖伴生菌才能进行生长和产酸。这种伴生依赖性是一把双刃剑,产酸菌与伴生菌之间又存在着营养和生态位竞争,使混菌体系极易失衡,导致发酵稳定性差、整体效率低。这种伴生依赖性是长期以来阻碍维C发酵效率提升的一个关键技术瓶颈。

1997年,徐慧归国后马上投入到维C发酵新技术研发工作中。在上一代老科学家的带领下,中国科学院沈阳应用生态所与东北制药集团组成了三十余人的联合攻关团队,把专家工作室和实验室直接设在了万吨维C生产线旁,以便深入了解生产需求,随时发现存在问题,及时开展科技攻关,使研发成果能在生产上第一时间获得验证和应用。徐慧带领团队首先探索了伴生菌的伴生规律和机理,率先明确并制备出伴生活性制剂。同时,系统地考察了关键转化酶(山梨糖脱氢酶和古龙酸还原酶)的酶学和催化特性,再把伴生活性制剂技术与酶促双平台调控技术相结合,最终集成并创建了解除伴生依赖性的维C单菌发酵新技术。新技术使Vc发酵的古龙酸收率提高4.3个百分点,发酵周期缩短17.2%,同时节省原材料和能耗16.4%,整体发酵效率提高了27%。这项新成果突破了发酵效率难以再提升的技术瓶颈。伴生依赖性解除新技术已应用于东北制药集团股份有限公司,取得了显著的经济效益:三年内累计新增销售额5.01亿元,新增利润2.03亿元,新增税收6079万元。

开启集约化、绿色化、智能化的升级通道

在研究维C生物发酵技术的时候,企业又提出了维C大宗废渣液资源化利用的课题。维C废渣和废液数量大(以万吨计)、浓度高(COD值10万至100万mg/L)、难处理(难聚凝或强酸性),此前一直都未能研发出可行的解决方案。徐慧和研发团队在研究之初对这一领域并不熟悉,对此进行的研究几乎均是国内外的首次尝试。徐慧带领团队在十年时间里孜孜不倦,先后探索了多种技术路线,虽历经多次失败,但在不懈坚持下终于成功研发出把维C废渣液制备成新型(生物)有机肥的可行途径。新技术以废渣液为主要原料制备新型(生物)有机肥和微生物菌剂产品,使其100%资源化利用,从根本上减排COD,节省环保成本。同时为农业提供了大量优质生物有机肥,实现了变废为宝。团队研发出来的新型(生物)有机肥已经在草莓、蓝莓、樱桃、西瓜、葡萄、南国梨、辣椒、水稻、甜菜、玉米等果蔬的实际生产中获得了应用并取得良好的增产提质效果。在废渣液制备新型肥料技术获得成功后,团队又面临如何推进成果产业化的难题,这是更大的挑战。经历了寻找投资、选择厂址、设计施工、取得环保手续和生产资质等一系列艰难和繁杂手续后,最终在辽宁德神微生物科技有限公司和沈阳颐康环境生物科技有限公司等单位实现了成果转化和产业化。年产3万吨(生物)有机肥的沈阳颐康环境生物科技有限公司自动化工厂于2021年10月建成投产。同时,在徐慧和团队的支持下,辽宁德神微生物科技有限公司年产5万吨的“农用生物菌剂”项目也于2021年12月建成。上述(生物)有机肥和农用生物菌剂产品预计应用农田面积可达200-400万亩,减少化肥用量1万-2万吨/年,减少COD排放量1.3万吨/年,相当于CO2减排2.35万吨/年,在为绿色农业、有机农业提供了优质生物有机肥的同时,更为辽宁实现碳达峰和碳中和目标作出重要贡献。

徐慧带领研发团队深耕维C发酵产业的技术创新25年,善于开拓创新,勇于迎难而上,推动“产学研用”深度融合,在上游实现了解除伴生依赖性单菌发酵技术,大幅度提高了维C发酵效率,增强了我国维C发酵产业的核心竞争力;在下游把维C大宗废弃物进行100%资源化利用,实现了维C产业的绿色跨越式发展,同时形成新型微生物肥料,为农田土壤开发提供了大量优质生物有机肥,为农业生产提质增效和乡村振兴作出重要贡献。

徐慧研究员曾获辽宁省科技进步奖一、二等奖、农业农村部“神农中华”农业科技奖二等奖等省部级奖励7项,2020年在新疆库车市组建农业微生态技术实验室,为科技援疆作出了新贡献。

(责编:张鑫雨、刘婷婷)
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