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走進華東理工大學生物工程學院魯華生物技術研究所，空氣中飄浮著一股甜甜的“酒釀”氣味，這來自實驗室中正在進行的發(fā)酵試驗?；蚋脑旌蟮木漆劷湍傅燃毦?，通過發(fā)酵能夠生成各種原來需要通過化學反應合成或天然原料提取的化合物，這就是生物制造。

在這里，華東理工大學教授魏東芝團隊研發(fā)出了“角鯊烯”制造工藝，它以往只能屠宰鯊魚提取，如今20噸發(fā)酵罐的單次產(chǎn)能即可替代3000頭鯊魚的提取量。目前，該產(chǎn)品已獲得國際、國內(nèi)多項相關認證，應用于疫苗佐劑、醫(yī)藥、化妝品、保健品等產(chǎn)品制造。

魏東芝團隊攻克的這道生物制造難題，只是其“多酶協(xié)同催化體系及生物基產(chǎn)品綠色制造技術創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化”項目在二十余年發(fā)展中解決的諸多挑戰(zhàn)之一。該項目已實現(xiàn)20余種醫(yī)藥、化工及農(nóng)藥等產(chǎn)品原料的生物制造，堪稱生物基產(chǎn)品制造的“工具箱”。團隊堅持以產(chǎn)業(yè)需求為導向牽引科研創(chuàng)新，已累計推動100多項科技成果產(chǎn)業(yè)化，賦能近300家企業(yè)，近三年創(chuàng)造經(jīng)濟價值超1500億元。近日，2025年度中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會科學技術獎揭曉，該項目榮獲科技進步獎（含基礎研究類）特等獎。

專注底層技術助力跨領域攻堅

對底層技術的執(zhí)著研究，是這個“工具箱”能解決多項生物制造問題的關鍵。

例如，團隊開發(fā)的“多酶級聯(lián)生物催化技術”，在微生物世界中，酶就像一把精密的“鑰匙”，能開啟各類催化反應通道，是生物制造的關鍵之一。然而，一個反應常常需要多種酶混合作用，常會遇上流程斷裂、效率低下等問題。

“把通過酶進行的反應比作搭積木，簡單混合后，這些‘積木’搭到一起的效率很低。但我們對酶進行了專門的設計，好比在積木上設置了能相互搭到一起的卡扣，反應就更容易了?！蔽簴|芝介紹，沿著這種“酶工程”的思路，“多酶級聯(lián)生物催化技術”使得多種不同的酶能夠“步調(diào)一致”地高效協(xié)同工作。

更具挑戰(zhàn)性的是長期堅守同一研究方向持續(xù)開展攻關探索?！岸嗄陙?，我們團隊始終專注特定的研究方向，‘不為潮流所動’?！蔽簴|芝說，“只有鉆研和擁有自己獨特的底層技術，才可能把一項工作做到極致。”

在角鯊烯制造工藝研發(fā)中立下大功的“多細胞器工程改造”技術便是一個好例子?！凹毎梭w一樣，也有各種‘器官’——細胞器。把反應放在一個細胞器中進行，空間更緊湊，效率就更高了?！蔽簴|芝說，角鯊烯是該項技術協(xié)助實現(xiàn)的第一個重要化合物，但即便短期內(nèi)沒有重大項目的實際需求，團隊仍會堅守該技術方向開展系統(tǒng)性研發(fā)工作?；貓笫秦S厚的：從角鯊烯的成功量產(chǎn)開始，該項技術開辟了數(shù)萬種同類精細化學品生物制造的途徑?！暗讓蛹夹g是通用的。萬變不離其宗?！蔽簴|芝說。

此外，還有像“精準釣魚”一樣從海量基因中高效發(fā)掘目標酶的工業(yè)酶“快速精準定制”技術，低成本、無抗生素添加、培養(yǎng)基100%國產(chǎn)化的發(fā)酵技術，以及擁有10000余種自主知識產(chǎn)權酶的龐大酶庫……在一項又一項的底層技術托舉下，魏東芝團隊構建的“多酶協(xié)同催化體系”成為一道“專業(yè)后廚流水線”，以玉米、秸稈等可再生生物質(zhì)為“食材”，多種功能各異的酶為“廚師”，在常溫常壓下一步完成原料拆解、轉(zhuǎn)化、成型的全流程，綠色而高效地端出一道又一道化合物“菜品”。

產(chǎn)業(yè)需求引領更新教科書

在魏東芝擔任所長的魯華生物技術研究所一樓，幾位學生正在幾間前后連通的實驗室里，觀察反應器中的產(chǎn)物與儀器上的讀數(shù)。在實驗室的盡頭，是一套大小約為半個房間的光亮的發(fā)酵罐系統(tǒng)，其容量為300升，設計與工業(yè)中的噸級發(fā)酵罐基本一致。這是研究所成立時魏東芝特地設計的一條完整的“迷你”生物制造“生產(chǎn)線”，其目標是系統(tǒng)解決“從實驗室搖瓶到百噸級發(fā)酵罐”的傳遞、控制與優(yōu)化等關鍵難題，實現(xiàn)技術成果向產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)力的高效轉(zhuǎn)化。

從魏東芝團隊成立起，生產(chǎn)端的實際問題便被納入其研究體系框架之中。

例如，團隊在研發(fā)農(nóng)藥“L-草銨膦除草劑”的生物合成工藝時，雖然已經(jīng)成功生成了目標產(chǎn)物，但它卻和保持酶活性的“緩沖液”混雜在一起，分離純化過程非常復雜，實現(xiàn)量產(chǎn)的成本很高。

“從生產(chǎn)的角度出發(fā)，我們當時大膽設想，雖然‘酶必須在緩沖液里才有活性’是教科書上的概念，但為了簡化這個反應體系，能不能讓它在純水里面依然有活性呢？”魏東芝說。

這一思路創(chuàng)新，造就了該技術領域的關鍵性突破。全球首條年產(chǎn)萬噸L-草銨膦除草劑生物合成生產(chǎn)線投產(chǎn)，打破國外生產(chǎn)技術壟斷，原料利用率近100%，幾乎無廢水排放，與傳統(tǒng)同類化工品生產(chǎn)線相比，其占地面積、總投資額及建設周期僅為十分之一。

“當前，這項成果已經(jīng)寫進了新的教科書。”魏東芝說。

醫(yī)藥級角鯊烯的從頭合成與規(guī)模化工業(yè)量產(chǎn)，百萬噸級檸檬酸生產(chǎn)線原料利用率近100%……“科研成果的價值，絕不應僅僅以論文和專利的數(shù)量來衡量。”魏東芝經(jīng)常這樣跟團隊師生說。在“十五五”時期生物制造產(chǎn)業(yè)跨越發(fā)展的關鍵階段，魏東芝團隊正推動綠色生物技術的系統(tǒng)化、規(guī)?；瘧茫瑸槲覈ㄔO“生物制造強國”貢獻力量。