近日，2018中国科技产业化促进会创新影响力论坛暨科学技术奖颁奖仪式在北京举行，由中国科学院天津工业生物技术研究所等单位联合研究的项目“三效复合饲用抗生素替代技术”获得了2017~2018年度科技创新一等奖。中国科学院天津工业生物技术研究所研究员宋诙，就是该项目的主要研发人员之一。

　　　　作为实验室一级项目负责人，宋诙带领实验室团队从2009年开始在工业酶和生物饲料方面进行了多项研究，取得了很多的成果。她常说“科学研究就是要求我们能够耐得住孤独与寂寞”，的确，往往一个小的实验成果就需要反复几个月甚至更长时间的研究才可以得出结果，或者根本毫无结果，团队成员的压力可想而知。可为了探求科学的真理，团队成员就这样日复一日年复一年在实验室中默默努力着。

　　　　对饲用微生态制剂进行研究

　　　　微生态制剂也叫活菌制剂或生菌剂，是指运用微生态学原理，利用对宿主有益无害的益生菌或益生菌的促生长物质，经特殊工艺制成的制剂。目前微生态制剂己被应用于饲料、农业、医药保健和食品等各领域中。在饲料工业中广泛应用的有植物乳杆菌、枯草芽孢杆菌等，在食品中广泛应用的有乳酸菌、双歧杆菌、肠球菌和酵母菌等。

　　　　饲用微生态制剂是继抗生素之后的一种绿色环保产品，以无毒、无害、无残留、治病防病保健康等优点逐渐被养殖户所接受，近年来已在国内外迅速崛起。随着养殖业的发展，应用微生态制剂不仅能够打破抗生素残留壁垒，还能从源头提高饲养技术。随着人们生活水平的提高，食品安全意识的增强，微生态制剂必将发挥巨大的社会效益，成为市场新宠，具有广阔的应用前景。

　　　　近几年来，家禽家畜养殖业中微生态制剂已经在逐步取代传统的添加剂。在未来，微生态制剂作为遵循生态环境自然循环法则的无公害制剂，将是添加剂行业的一种发展趋势。

　　　　宋诙告诉记者，她带领团队就养殖健康中存在的饲料资源不足、抗生素滥用、集约化养殖产生较大污染、畜牧产品质量下降等共性问题以及饲用微生态市场产品混乱的问题，利用技术和平台资源，从菌种的选育、性能评估入手，保证菌种的优良和传代的稳定性。通过动物饲喂实验和体外评估证实了产品在提高动物生产性能、提高动物免疫抗病能力、去除粪臭、改善生态环境、提高畜禽产品品质、去除霉菌毒素方面起着十分重要的作用，形成了极具科技转化潜力产品的科技成果和关键技术。不仅对该领域的发展产生积极的促进作用，也能为企业创造良好的经济效益。与其他团队合作研究成果《三效复合饲用抗生素替代技术》先后获湖北省科技进步二等奖，获中国科促会科技创新一等奖。

　　　　曾鉴别出一个新型耐热普鲁兰酶

　　　　宋诙及团队曾从我国云南腾冲地区轮马热泉的淤泥中分离获得了一株耐热普鲁兰酶产生菌，普鲁兰糖水解分析结果确定该酶为I型普鲁兰酶，也是当时文献报道中比活力最高的耐热普鲁兰酶。普鲁兰酶是一种重要的工业用酶，可专一水解直链淀粉中的a-1，6-糖苷键，大量应用于淀粉糖化生产过程中，在高直链淀粉、高葡萄糖浆、高麦芽糖浆和干啤酒等生产中也具有广泛的应用。当时进行的一系列研究结果为普鲁兰酶制剂的国产化生产和应用奠定了良好的基础。

　　　　当明胶“邂逅”新型蛋白酶

　　　　长期以来，市场对明胶需求量都比较大。由于客观原因，我国传统骨明胶制备工业多集中于骨资源丰富地区，如内蒙古、青海、甘肃等地。传统骨明胶制备工艺要经历多次浸酸、水洗、浸灰、中和等步骤，对淡水需求量极大，而上述地区的淡水资源却十分缺乏。因此地区资源与传统工艺的局限极大地限制了明胶工业的发展，对明胶工艺的革新提出了迫切的要求。

　　　　20世纪80年代，酶法制备明胶工艺出现，明胶制造酶法工艺主要是采用生物酶作用于动物的骨或皮，降解其中的胶原大分子生产明胶。通过利用酶法制备骨明胶，可缩短生产周期、减少环境污染、易于自动化控制及细化明胶品质，是明胶制备技术的发展趋势。

　　　　但是，酶法制备明胶还存在着一些不足。首先，酶解使用的蛋白酶提取自动植物（如动物内脏、木瓜、菠萝等），其制备过程存在污染和耗能问题。其次，动植物来源的蛋白酶产品稳定性有待提高，酶活性低。第三，蛋白酶活性容易受水解产物的影响，容易失去活性。此外，酶法制备明胶还存在形成的胶原水解产物专一性差，影响了明胶产品质量；明胶制备过程中途需要人为大幅调节pH值等问题，限制了该工艺的发展。

　　　　宋诙指出：“上述酶法制备明胶的不足是由蛋白酶本身的局限造成的，但是当时国内外市场上都还没有专用于明胶制备的高温蛋白。”

　　　　为此，宋诙的团队将目光投向了明胶酶法制备中新型酶的研究。他们从极端土壤环境里能生存的微生物中提取相关基因，然后对得到的高温蛋白酶进行特异性分子改造并进行了外源表达，得到了大量工业蛋白酶。随后从获得的新蛋白酶里进行筛选研究，对一些可能制备明胶的蛋白酶进行初步检测，通过工艺过程和产品指标等综合评价，寻找到了一种酶法制备明胶效果较优的新型蛋白酶。他们还对酶法制备明胶的工艺进行了革新，将后续的提胶过程由传统的多道提胶工艺改为两道提胶。在运用该新型蛋白酶制备明胶的工艺中，第一道提胶占明胶得率达12%，已接近传统酸碱法多道提胶步骤的得率总和，该新型蛋白酶法制备明胶的总得率也超过传统方法的14%~15%，达到17%。

　　　　而且相对于传统酸碱法制备的明胶，酶法明胶的蛋白电泳条带更集中、更单一，所得明胶的冻力值可达250 bloomg以上，黏度值可达4.0 mPa·s。明胶总生产周期从60多天缩短到只需5天，可以减少90%的淡水用量，同时还可以大大降低能源和化学制剂的消耗，一举实现了明胶制备的绿色工艺。

　　　　宋诙表示，新型蛋白酶法制备明胶工艺对于资源利用和环境维持都有重要意义，同时对于当时骨素处理和明胶提取设备具有很好的兼容性。此外，在生产方面，无需额外添加独特工艺设备，传统工艺的工厂可以快速转化为使用酶法工艺，便于扩大生产规模。

　　　　生物纺织酶为印染业带来一抹“绿”

　　　　您有没有想过，衣柜里那色彩绚丽的服装在印染过程中其实给环境带来极大破坏。印染行业一直是高污染、高耗能的落后产能代表，亟待不断寻求技术创新，朝着绿色印染方向前进。除了水污染，印染材料的前处理由于使用了大量烧碱，造成的污染尤其严重。

　　　　针对这一现状，宋诙带领团队首先将目标瞄准可代替烧碱的新酶制剂开发。传统的印染前处理工艺流程包括烧毛、退浆、精炼、漂白和丝光五个步骤。虽然此前有国外公司生产用于印染前处理的酶制剂，但仅用于退浆这一环节。在宋诙看来，酶制剂是一种高效、低耗、无毒的生物催化剂，基于酶制剂的生物处理方法是解决印染工业高污染和高消耗的理想途径，但此前，酶制剂品种单一成本偏高，酶制剂的复配及与纺织助剂的相容性研究缺乏，完整的酶法染前处理工艺尚未形成。

　　　　为此，宋诙团队与天津天纺集团、河北纺联物资供销有限公司达成密切合作，历经三年，研发出多种性质优良的纺织用生物酶制剂及其生产工艺，包括淀粉酶、碱性果胶酶、木聚糖酶和过氧化氢酶等，可以将退浆和精炼合并成一步完成，大大提高前处理的效率。酶法退浆精炼一次完成，不仅省去了传统处理工艺的高温，并且酶法处理温度在低温下进行，大大降低了前处理过程中的蒸汽用量，显著节约了蒸汽能耗，与传统工艺相比，节约蒸汽25%—50%，节省电量40%。生物酶法前处理工艺替代传统工艺中的烧碱退浆和烧碱精炼过程，意味着生物发酵产品可替代烧碱、精炼剂等化学制剂，因此，可大大降低处理后废水的pH值及COD值，精炼剂等化学制剂的有效取代可使前处理废水中的COD值降低60%以上。

　　　　生物复合酶制剂具有处理条件温和、效率高、专一性好等特点，应用生物酶处理对棉纤维几乎没有损伤，而对于坯布上的淀粉浆料及PVA浆料具有高效的降解作用，可达到良好的退浆效果。经该技术处理的棉纤维质量较传统方法提高许多。

　　　　另外，宋诙还带领团队开发了配套助剂，形成了一整套酶法染前处理工艺，在全国20余家印染企业进行了生产中试实验，目前已在山东三元家纺、山东义昌印染两家企业进行了稳定生产应用，初步实现纺织酶销售。

　　　　实验室团队就是一个大家庭

　　　　每周一都是宋诙和团队成员必须要聚在一起的日子，他们要探讨研究项目的进展，对于成员遇到的困难，宋诙都会进行相应的指导与鼓励。她的团队成员一共有9个人，除她本人外，还有4名博士和4名硕士。尽管随着学生毕业，团队成员一直在更替，但是研究和努力的方向却始终未变，那就是用新的科学技术去改变现有产业对环境的污染。

　　　　每一次的会议，成员们都会就各自的试验研究成果做一个阶段性的汇报，他们不能经常聚在一起，因为每个人都有各自需要去研究的项目，也许一个人在实验室里一待就是几个月，但却没有丝毫成果。每到这个时候，宋诙更多地是鼓励他们，“做科学研究真的不是一个简单的事情，你需要耐得住寂寞，需要承担压力”。而在成员们心目中，这个与他们母亲年龄相仿的领头人、老师更像一位慈母，给予他们关怀与温暖，令他们觉得实验室团队如同一个大家庭一般温暖。