5 月 30 日，第三屆全國創新爭先獎表彰大會在北京舉行，南京工業大學食品與輕工學院徐虹教授榮獲第三屆全國創新爭先獎章。徐虹創新采用全生物合成的方法研制了聚谷氨酸這一新型功能高分子，形成了從 0 到 1 的全新產業，帶動下游形成千億衍生市場，取得了突出的經濟效益和社會效益。

一篇關于水母報道的閱讀思索，填補了行業空白

1987 年，徐虹碩士畢業后分配至南京化工學院（南京工業大學前身）工作，后師從歐陽平凱院士攻讀博士學位。多年來，她一直深耕生物化工領域，致力于功能性生物高分子材料及其應用研究。

【資料圖】

功能性高分子與國民經濟和人民生活緊密相關，用量高達 1.2 億噸 / 年，但大多依賴石油資源，存在不可降解等問題。" 高分子家族中有一種類似蛋白結構的新型生物可降解成員聚氨基酸。" 徐虹介紹，聚氨基酸在日化、食品、醫藥等領域具有重大應用潛力，是國內外研究熱點，但其生物合成技術壁壘高。2000 年以前，國內在生物高分子聚氨基酸領域的研究還是一片空白。

" 為什么水母體內水分充足，看起來很豐盈？" 在閱讀了一篇關于水母的報道后，徐虹不禁產生了疑惑，" 是什么讓水母在壓力大、鹽度高的生活環境里沒有產生脫水現象？" 經研究發現，水母體內含有一種叫做聚谷氨酸的物質。

" 是不是聽起來很熟悉？" 談及聚谷氨酸，徐虹笑著說，" 我們日常吃的味精就是谷氨酸（鈉），聚谷氨酸就是單分子谷氨酸聚合形成的大分子。" 聚谷氨酸是綠色可降解的生物聚合物，是生命體所需的氨基酸聚合而成的活性物質，具有很強的保水性。

" 我們在實驗室里花了整整十年時間，用微生物發酵的方法來生產、提取聚谷氨酸。" 徐虹說，聚谷氨酸在自然界僅存在于水母和納豆里，大量獲取非常困難。

為此，她們先做菌種篩選和優化，再進行機理方面的研究，搞清楚微生物怎樣代謝合成聚谷氨酸。

在國家 "863" 課題 " 生物可降解型聚谷氨酸功能材料的制備研究 " 的資助下，徐虹課題組完成了擁有自主知識產權的聚谷氨酸合成研究，添補了行業空白。

建成全球首條聚氨基酸十萬噸生產線，實現從 0 到 1 的突破

" 聚谷氨酸是聚氨基酸這個‘大家庭’的一員。" 徐虹表示，聚氨基酸適用性廣泛，但是要實現聚氨基酸的產業化，滿足下游多元化的應用，就要使產物相對分子質量可控，尤其是要制取超高相對分子質量的產物。

徐虹表示，聚谷氨酸是一類具有重要應用價值的生物功能高分子，但是分子代謝調控復雜，很難獲得高效生產菌種；高粘發酵體系又阻礙溶氧傳質與營養輸送，產物積累少；發酵產物組分復雜及分離精制不易實現等，這些都不利于其進行產業化。

為解決這些難題，徐虹團隊與南京一家公司就生物合成聚谷氨酸的產業化生產開展合作。

為了提高菌種生產聚氨基酸的濃度并獲得所要的相對分子質量，研究團隊構建了聚氨基酸精準的合成代謝網絡，發現聚氨基酸生產菌株同時存在聚合酶和降解酶這兩個關鍵酶的特有現象，并在國際上率先對聚氨基酸生產菌株的基因組進行測序，解析并揭示了兩個酶的基因詳細信息和功能，發明了以降解酶為 " 開關 " 調控產物相對分子質量和濃度的育種新技術，有效解決了聚谷氨酸菌種篩選方法及高效菌株獲取問題。

在生產過程中，研究團隊又采用酸化降粘、吸附過濾手段去除蛋白菌體等雜質，并用超濾技術濃縮，獲得了高純度產品。

這次產學研合作不僅從理論層面解決了技術難題，還通過分子設計、菌株選育、分子量與構型調控、反應器開發的集成技術，實破了高粘發酵體系低產瓶頸，實現不同分子量、不同構型的高分子生物合成，建成全球首條 10 萬噸級聚氨基酸、泛菌多糖生產線，實現該產業從 0 到 1 的突破。產品廣泛應用于農業、環保、日化、食品等多個領域，并出口至歐洲、東南亞等地區。

不斷拓展綠色生物制造應用領域，賦能農業生產

據悉，聚谷氨酸分子量的高低不同，應用領域也不盡相同，既可用作日化保濕劑也可用作水處理。

一開始，徐虹和團隊圍繞聚谷氨酸在日化用品方面的應用展開了系列研究，發明了 " 可穿戴 " 的水凝膠防曬面膜等。" 在有需要的地方涂上防曬霜，可為皮膚撐起一張具有優異的生物黏附性和防水性能的‘保護傘’，且在材料表面結構發生破損時，能在 1 分鐘內恢復原有結構和形態，像人體皮膚一樣自動愈合。"

后來，徐虹發現聚谷氨酸也可用作土壤肥料增效劑。

農業生產中下雨等原因會使化肥流失，導致化肥不僅利用率低，還易對環境造成污染。" 如果把聚谷氨酸添加到化肥中，是否能牢牢‘鎖’住磷肥、鉀肥、氮肥，提高化肥利用率？"

徐虹帶領團隊專門研究聚谷氨酸對農業的作用，并與江蘇省農科院、南京農業大學展開合作，在水稻、小麥、玉米等作物和瓜果、煙草等經濟作物上進行試驗，結果表明聚谷氨酸對減少化肥的使用量、增加農作物產量等方面有顯著作用。

徐虹及團隊成功開發出了包括聚谷氨酸、泛菌多糖在內的具有自主知識產權的微生物源生物刺激素產品十余種，其中泛菌多糖為國際首創；與企業合作建成了國內最大的年產 10 萬噸的微生物源生物刺激素生產線。未來，徐虹教授將繼續帶領團隊深耕聚谷氨酸行業，并將其運用到大健康、土壤修復、水處理、飼料以及創傷敷料、手術縫合線等更多領域，讓科研惠及百姓、造福民生。

通訊員 楊芳 韋瑋 現代快報 + 記者 李楠

（通訊員供圖 部分圖片來源于中國科協）

（編輯 邵倩倩）