嗜热微生物，这是一个对普通民众而言较为陌生的名词。它是一种最适宜生长在温度45摄氏度以上的微生物，不仅能耐高温而且能在高温下生长繁殖。研究嗜热微生物，对探索生命的起源、微生物的育种及开发利用等具有重要意义，也有很好的产业发展前景。

　　在美丽的北方海滨城市青岛，中国科学院青岛生物能源与过程研究所研究员李福利，正带领着分子微生物工程团队，长期致力于嗜热微生物的研究，近年来已取得了一系列突出的进展与成果，备受业内关注。

　　团队科研实力不俗

　　1994年，李福利离开故乡山东滕州去往甘肃兰州求学。在兰州大学生物技术专业完成四年的本科学习后，他来到山东大学微生物技术国家重点实验室继续攻读研究生，于2003年取得微生物学博士学位并留校工作。

　　2005年获得副教授职称的李福利，又远赴德国马普陆地微生物研究所进行了为期两年的博士后研究。2008年4月至今，回国后的他在中国科学院青岛生物能源与过程研究所担任分子微生物工程团队负责人，负责统筹规划整个团队的科研工作。

　　李福利告诉记者，自己的主要研究方向为微生物生理与生物化学，分子微生物工程团队则致力于研究微生物生物化学、生理学和代谢工程改造，“尤其是嗜热微生物的多糖降解酶的催化机制，生产生物燃料的高效细胞工厂构建，为生物能源及其衍生品的开发提供了上游工艺和技术支持。”

　　目前，分子微生物工程团队共有工作人员12名，其中研究员2人，副研究员5人，助理研究员4人，博士后1名；其中博士学历以上7人，硕士学历5人。此外，还有3位博士研究生与9位硕士研究生在研究组工作学习。

　　李福利表示：“团队成员学科背景分布于微生物学、生物化学、分子生物学等专业。近5年我们共发表论文55篇，其中SCI收录44篇，其中第一作者或通讯作者38篇。团队已授权专利共6项，其中发明专利6项，同时正在积极申请另外6项发明专利。”

　　嗜热微生物应用潜力巨大

　　近年来，李福利带领分子微生物工程团队一直专注于嗜热微生物的研究。当被问到，为何会关注于该领域时，他表示嗜热微生物是一种能适应极端环境的特殊种类，它具有特殊的遗传背景和代谢途径，能够产生各种具有特殊功能的酶类及其它活性物质。

　　“研究嗜热微生物的特性对探索生命的起源、微生物的育种及开发利用等具有重要意义。它们在医药、食品、化工、环保等领域极端嗜热微生物对高温环境的良好的适应性来源于极端嗜热微生物的生物大分子，如蛋白质、磷脂分子等对高温环境具有良好的耐受能力，因此其在科研及多种生产领域有重要的应用价值。”李福利说道。

　　例如，极端嗜热微生物直接应用于生物能源、生物冶金及环境的生物修复等领域；极端嗜热酶除具有优良的热稳定性和高温催化活性外，还对有机溶剂、去污剂及变性剂等有较强的耐受性，因此其能够克服工业生产中苛刻的反应条件对酶分子应用的限制。

　　此外，极端嗜热微生物中遗传操作系统的建立以及极端嗜热酶在常温宿主中的异源表达，拓展了其开发和应用前景。

　　不过，李福利指出，由于极端嗜热微生物的分离和培养需要特殊的设备和条件，这一特点导致其研究和工业化生产的进度缓慢。“极端嗜热微生物及其特殊的高温适应机制有待进一步的深入研究开发，未来有着巨大的应用潜力。”

　　他进一步指出，随着酶工程研究和酶工程产业化，以及生物信息学的不断发展，尤其是现代生物技术、蛋白质工程、人工合成模拟酶技术、蛋白质全新设计概念、生物压印技术、酶的定向固定化技术、酶化学技术、非水酶学技术的日益成熟，将使在体外对极端酶进行修饰和改造成为可能，必将更好地解决生物工程和化学工业中的棘手问题。

　　随着对新型嗜热菌的分离及对高温酶反应条件的探索，嗜热微生物酶中新成分、新结构、新机制的不断发现，以及不断涌现的新技术的应用，嗜热微生物酶的开发和应用将出现更加诱人的前景。

　　李福利表示：“这些研究将会帮助我们理解蛋白质的热稳定性机制，并且将我们从嗜热菌中学习到的知识，对其他需要提高热稳定性得酶进行定向进化，以期能更好的适应于工业化生产的需要。”

　　研发屡获突破产业化进程顺遂

　　目前，李福利麾下的研究组分子微生物工程团队已经在嗜热微生物研究方面取得了一系列重要的进展。

　　他告诉记者，分子微生物工程团队正聚焦于极端嗜热微生物降解纤维素，发现了高温下微生物通过串联多个底物结合模块，实现对不溶性底物纤维素的牢固吸附（Appl Environ Microbiol,2014）；发现微生物通过改变模块之间linker区域的刚性与柔性，形成适合其需要的催化结构域与CBM之间的相互作用，来适应生长所需要的最适作用温度（Appl Environ Microbiol,2015）；并阐明了极端嗜热微生物降解带有侧链修饰的半纤维素的分子机制（Appl Environ Microbiol,2016a）；还鉴定了一个具有全新酶切方式的葡聚糖酶，通过晶体结构解析发现底物结合孔道的构象决定了对于底物葡聚糖的选择性，首次阐明葡聚糖酶底物特异性机制（BiochemJ,2017）。

　　而在微生物细胞工厂构建领域，李福利带领团队首次发现富含高产神经酸的微藻，获得中国发明专利（ZL201110119480.X）。他将植物来源基因在产油酵母表达生产神经酸，油脂中神经酸含量已经接近20%，具有很好的产业化前景，并受知名期刊《Appl Microbiol Biotech》主编的邀请撰写综述。目前，这一项目已经转让给浙江震元股份有限公司。

　　此外，团队从近海沉积物获得全新的微生物资源库（嗜热厌氧;FEMSMicrobiolLett,2013），解析了一株嗜热微生物发酵利用褐藻产乙醇的机制（Appl Environ Microbiol,2016b;Biotech for Biofuel,2016b），获得多个热稳定的褐藻胶裂解酶，并对酶进行解析以及异源高效表达，成功地将该酶用于海藻水解，制备了高活性的海藻提取物，可用于生物肥以及饲料添加剂领域。

　　目前，该项目已经获得了山东省科技厅支持，已经在山东潍坊高新技术产业园落地，开始示范生产，李福利也因此获“泰山产业领军人才”入选资格。

　　与此同时，分子微生物工程团队还利用大科学装置重离子辐照选育微藻，获得可以使EPA（二十碳五烯酸）产量提高30%以上的藻种以及使盐藻黄质产量提高一倍的藻种，并已授权给美国Solix公司，获得了36万美金经费以及销售提成回报。

　　“这一项目正在云南进行试产，预计可在2019年投入生产，EPA产能将超过20吨。”李福利说。

　　与企业配合好坏决定产业化进程

　　结合自己与团队多年来成果转化的经验，李福利对记者指出，不论在什么领域，科技成果转化都是推动经济发展的重要途径。在成果产业转化的过程中，完善有利于科技成果转化的机制体制，是加强技术创新，发展高科技，实现产业化的根本因素。

　　李福利说：“作为科研工作者应该充分提高对科技成果转化和产业化紧迫性的认识。现在科学与技术之间的界限越来越模糊，研发与生产逐步趋于一体化”。

　　他认为，要坚持发展原创技术，实现技术升级换代或创立原创技术路线，降低生产成本，实现项目效益驱动市场化进展。成果转化的难点在于如何与企业进行完美的配合，一项新技术在实验室里往往3到5年就可以突破，但真正要实现成果转化可能需要10到20年的时间。因此如何能与企业形成良好的合作机制，决定了产业化进程的快慢。

　　目前，科学研究已不能仅靠一两个人的单打独斗就可以完成重大的突破。要想实现关键技术，关键科技成果的产业化，在李福利看来，必须与科研界、产业界都有着十分密切的联系，在共同合作之下，才更有可能实现重大的突破。

　　要有多元化基金的财政支持，向各个途径寻求资金支持，包括政府财政支持、企业支持，甚至包括个人企业家的投资等等。同时，要对市场有深度了解，以及对商机的敏锐嗅觉，要把握机会，亲身入局了解市场需求，寻找需要技术支持的企业。”

　　他强调，要注重保护知识产权，防止核心技术的泄露。科技成果转化也要面向用户，关注用户体验，即使获取反馈，这样可以对研究工作提供新的方向和思路。还要通过会议、交易会、讲习班、出版物等积极传播研究成果获得相应的反馈和建议。

　　“有了成果就要积极寻找可以实现产业化的下游出口，才能最大程度将科研成果传播出去，使更多的人感受到科技创新的真正作用。科研成果的转移转化，还需要更多相关政策的支持，形成一个健康积极的科技创新环境，才能使更多的成果转化出去。最后，在面临机遇的时候，应该及时把握住机会，结合成果自身特点，多方合作，积极寻找突破口，才是实现成果成功转化的关键一环。”李福利表示。