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环球今亮点！填补行业空白！南工大徐虹教授荣获第三届全国创新争先奖章

时间：2023-05-30 18:43:19 来源：现代快报+

5 月 30 日，第三届全国创新争先奖表彰大会在北京举行，南京工业大学食品与轻工学院徐虹教授荣获第三届全国创新争先奖章。徐虹创新采用全生物合成的方法研制了聚谷氨酸这一新型功能高分子，形成了从 0 到 1 的全新产业，带动下游形成千亿衍生市场，取得了突出的经济效益和社会效益。

一篇关于水母报道的阅读思索，填补了行业空白

(资料图片仅供参考)

1987 年，徐虹硕士毕业后分配至南京化工学院（南京工业大学前身）工作，后师从欧阳平凯院士攻读博士学位。多年来，她一直深耕生物化工领域，致力于功能性生物高分子材料及其应用研究。

功能性高分子与国民经济和人民生活紧密相关，用量高达 1.2 亿吨 / 年，但大多依赖石油资源，存在不可降解等问题。" 高分子家族中有一种类似蛋白结构的新型生物可降解成员聚氨基酸。" 徐虹介绍，聚氨基酸在日化、食品、医药等领域具有重大应用潜力，是国内外研究热点，但其生物合成技术壁垒高。2000 年以前，国内在生物高分子聚氨基酸领域的研究还是一片空白。

" 为什么水母体内水分充足，看起来很丰盈？" 在阅读了一篇关于水母的报道后，徐虹不禁产生了疑惑，" 是什么让水母在压力大、盐度高的生活环境里没有产生脱水现象？" 经研究发现，水母体内含有一种叫做聚谷氨酸的物质。

" 是不是听起来很熟悉？" 谈及聚谷氨酸，徐虹笑着说，" 我们日常吃的味精就是谷氨酸（钠），聚谷氨酸就是单分子谷氨酸聚合形成的大分子。" 聚谷氨酸是绿色可降解的生物聚合物，是生命体所需的氨基酸聚合而成的活性物质，具有很强的保水性。

" 我们在实验室里花了整整十年时间，用微生物发酵的方法来生产、提取聚谷氨酸。" 徐虹说，聚谷氨酸在自然界仅存在于水母和纳豆里，大量获取非常困难。

为此，她们先做菌种筛选和优化，再进行机理方面的研究，搞清楚微生物怎样代谢合成聚谷氨酸。

在国家 "863" 课题 " 生物可降解型聚谷氨酸功能材料的制备研究 " 的资助下，徐虹课题组完成了拥有自主知识产权的聚谷氨酸合成研究，添补了行业空白。

建成全球首条聚氨基酸十万吨生产线，实现从 0 到 1 的突破

" 聚谷氨酸是聚氨基酸这个‘大家庭’的一员。" 徐虹表示，聚氨基酸适用性广泛，但是要实现聚氨基酸的产业化，满足下游多元化的应用，就要使产物相对分子质量可控，尤其是要制取超高相对分子质量的产物。

徐虹表示，聚谷氨酸是一类具有重要应用价值的生物功能高分子，但是分子代谢调控复杂，很难获得高效生产菌种；高粘发酵体系又阻碍溶氧传质与营养输送，产物积累少；发酵产物组分复杂及分离精制不易实现等，这些都不利于其进行产业化。

为解决这些难题，徐虹团队与南京一家公司就生物合成聚谷氨酸的产业化生产开展合作。

为了提高菌种生产聚氨基酸的浓度并获得所要的相对分子质量，研究团队构建了聚氨基酸精准的合成代谢网络，发现聚氨基酸生产菌株同时存在聚合酶和降解酶这两个关键酶的特有现象，并在国际上率先对聚氨基酸生产菌株的基因组进行测序，解析并揭示了两个酶的基因详细信息和功能，发明了以降解酶为 " 开关 " 调控产物相对分子质量和浓度的育种新技术，有效解决了聚谷氨酸菌种筛选方法及高效菌株获取问题。

在生产过程中，研究团队又采用酸化降粘、吸附过滤手段去除蛋白菌体等杂质，并用超滤技术浓缩，获得了高纯度产品。

这次产学研合作不仅从理论层面解决了技术难题，还通过分子设计、菌株选育、分子量与构型调控、反应器开发的集成技术，实破了高粘发酵体系低产瓶颈，实现不同分子量、不同构型的高分子生物合成，建成全球首条 10 万吨级聚氨基酸、泛菌多糖生产线，实现该产业从 0 到 1 的突破。产品广泛应用于农业、环保、日化、食品等多个领域，并出口至欧洲、东南亚等地区。

不断拓展绿色生物制造应用领域，赋能农业生产

据悉，聚谷氨酸分子量的高低不同，应用领域也不尽相同，既可用作日化保湿剂也可用作水处理。

一开始，徐虹和团队围绕聚谷氨酸在日化用品方面的应用展开了系列研究，发明了 " 可穿戴 " 的水凝胶防晒面膜等。" 在有需要的地方涂上防晒霜，可为皮肤撑起一张具有优异的生物黏附性和防水性能的‘保护伞’，且在材料表面结构发生破损时，能在 1 分钟内恢复原有结构和形态，像人体皮肤一样自动愈合。"

后来，徐虹发现聚谷氨酸也可用作土壤肥料增效剂。

农业生产中下雨等原因会使化肥流失，导致化肥不仅利用率低，还易对环境造成污染。" 如果把聚谷氨酸添加到化肥中，是否能牢牢‘锁’住磷肥、钾肥、氮肥，提高化肥利用率？"

徐虹带领团队专门研究聚谷氨酸对农业的作用，并与江苏省农科院、南京农业大学展开合作，在水稻、小麦、玉米等作物和瓜果、烟草等经济作物上进行试验，结果表明聚谷氨酸对减少化肥的使用量、增加农作物产量等方面有显著作用。

徐虹及团队成功开发出了包括聚谷氨酸、泛菌多糖在内的具有自主知识产权的微生物源生物刺激素产品十余种，其中泛菌多糖为国际首创；与企业合作建成了国内最大的年产 10 万吨的微生物源生物刺激素生产线。未来，徐虹教授将继续带领团队深耕聚谷氨酸行业，并将其运用到大健康、土壤修复、水处理、饲料以及创伤敷料、手术缝合线等更多领域，让科研惠及百姓、造福民生。

通讯员杨芳韦玮现代快报 + 记者李楠

（通讯员供图部分图片来源于中国科协）

（编辑邵倩倩）

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