陶勇（左）在山西省古城牧業(yè)全株玉米青貯示范點(diǎn)采樣。
中科院微生物所供圖
在生物學(xué)家中，中科院微生物所研究員陶勇有點(diǎn)與眾不同。除了鉆研問(wèn)題、發(fā)表論文外，他有著大多數(shù)科研人員少有的對(duì)產(chǎn)業(yè)的眼光和熱情。做應(yīng)用研究時(shí)，他總能預(yù)見(jiàn)“什么能碰、什么又不能碰”，這些判斷幾乎都在后來(lái)得到證實(shí)。
陶勇的嗅覺(jué)，源于他曾在頂級(jí)工業(yè)生物技術(shù)企業(yè)任職的經(jīng)歷。解決實(shí)際問(wèn)題，做有價(jià)值工作的思維讓他相信：生物研究不僅要“高大上”的論文，也需務(wù)實(shí)、接地氣的應(yīng)用，而后者往往被人忽視。
我的工作就是通過(guò)生物代謝工程的方法，把低廉的生物原料變成高附加值的產(chǎn)品
陶勇辦公室墻上，一張近兩平方米的生物代謝圖尤為顯眼。這張凝結(jié)了無(wú)數(shù)科學(xué)家研究成果的圖譜，描繪了細(xì)胞內(nèi)的各種化學(xué)反應(yīng)，勾勒了生物活性物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及其可能路徑。
站到生物代謝圖前，陶勇顯得很興奮。在他看來(lái)，這張百科全書(shū)式的圖譜里蘊(yùn)含了豐富的研究?jī)?nèi)容。“我的工作，就是要發(fā)現(xiàn)其中的奧秘，通過(guò)生物代謝工程的方法，把低廉的生物原料變成高附加值、實(shí)用、方便人們使用的產(chǎn)品?！?/p>
實(shí)現(xiàn)這一理念，顯然比陶勇輕松的敘述要難得多。不過(guò)，近來(lái)的一項(xiàng)成果讓他堅(jiān)信自己走在正確的路上。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)從淀粉中高效地合成出了海藻糖，并在不久前天津舉辦的“中國(guó)工業(yè)生物技術(shù)發(fā)展高峰論壇”上，獲得了“年度科技轉(zhuǎn)化獎(jiǎng)”。這一來(lái)自學(xué)界、業(yè)界兩方面的認(rèn)可，使他備感欣慰。
海藻糖是一種安全、可靠的天然糖類，與常見(jiàn)白糖相比，它的熱、酸的穩(wěn)定性更好，還具有保鮮、保濕、矯味、抗凍、抗老化等特性，在食品加工、醫(yī)藥和化妝品等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛。
“比如，由于海藻糖的熱穩(wěn)定性好，它可以用來(lái)制作巧克力、糖果及烘烤制品，而保鮮、保濕則在化妝品中大有用處，抗凍的海藻糖，還能替代血漿蛋白作為生物活性物質(zhì)的穩(wěn)定劑，幫助疫苗和血液制品的運(yùn)輸。”陶勇說(shuō)。
過(guò)去，人們從酵母和麥芽糖中提取海藻糖，但轉(zhuǎn)化率都不高，由于產(chǎn)量低、成本居高不下，沒(méi)法大規(guī)模應(yīng)用。其后，有研究者試圖利用雙酶法，從淀粉水解出海藻糖，但受制于工藝水平，轉(zhuǎn)化率仍然較低。
歷經(jīng)數(shù)年研究，陶勇團(tuán)隊(duì)優(yōu)化了海藻糖生產(chǎn)菌種的發(fā)酵過(guò)程，提出了一條酶法生產(chǎn)海藻糖的新工藝，實(shí)現(xiàn)了從淀粉糊精轉(zhuǎn)化生產(chǎn)海藻糖，并使得轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%以上。不僅解決了轉(zhuǎn)化率低的難題，生產(chǎn)原料也由麥芽糖改為淀粉糊精，降低了生產(chǎn)成本。
“我們的工作不止步于實(shí)驗(yàn)室?！碧沼抡f(shuō)。緊接著，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，與天津科技大學(xué)的胡云峰教授合作，開(kāi)展了海藻糖在糖果生產(chǎn)、蛋糕烘焙、食品冷凍等領(lǐng)域的應(yīng)用效果示范研究，并給出了詳細(xì)的參考數(shù)值。
研發(fā)人員要讓產(chǎn)業(yè)鏈條的參與者使用新產(chǎn)品，就要拿出讓人信服的研究
“夏壯秋肥冬瘦春死”，這是我國(guó)北方畜牧養(yǎng)殖的怪圈。在漫長(zhǎng)的秋冬季，由于新鮮飼草料的缺乏，有時(shí)候，一個(gè)冬天，牛、羊的肥膘就會(huì)掉下三四成。
青貯加工是解決秋冬飼草匱乏的有效方法，即在飼草生長(zhǎng)季節(jié)，將飼草或秸稈等原料經(jīng)粉碎、密封、發(fā)酵等過(guò)程貯存起來(lái)備用，既有較好的適口性，也保留或提升了飼草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。不過(guò)，傳統(tǒng)青貯加工只利用天然微生物進(jìn)行簡(jiǎn)單發(fā)酵，青貯過(guò)程中雜菌污染損失較大，營(yíng)養(yǎng)組分提升有限。此外，傳統(tǒng)發(fā)酵的方式也制約了青貯的大規(guī)模應(yīng)用。
我們能不能選育優(yōu)良的微生物菌劑，來(lái)提升青貯飼草品質(zhì)？6年前，青?？萍紡d慕名找到中科院微生物研究所，提出了這樣的疑問(wèn)。陶勇認(rèn)為，“新產(chǎn)品應(yīng)該學(xué)會(huì)瞄準(zhǔn)、開(kāi)拓新市場(chǎng)，研發(fā)人員要讓產(chǎn)業(yè)鏈條的參與者使用，就要拿出讓人信服的研究，這些正是國(guó)內(nèi)所欠缺的?！?/p>
憑著對(duì)微生物的了解，也出于為農(nóng)牧民做點(diǎn)事的意愿，陶勇克服困難組建了以自己和鐘瑾研究員為主的青貯研發(fā)團(tuán)隊(duì)，決心開(kāi)發(fā)高效微生物青貯菌劑?！拔⑸锟床灰?jiàn)摸不著，但它在青貯上的作用不可小覷?！?/p>
6年多來(lái)，針對(duì)不同地區(qū)氣候和畜牧業(yè)特點(diǎn)，青貯團(tuán)隊(duì)分析了不同青貯原料在不同階段的微生物菌群、生物生理代謝特征，以及不同微生物間的相互作用情況，掌握了青貯中微生物的作用原理。在此基礎(chǔ)上，青貯團(tuán)隊(duì)研制開(kāi)發(fā)了適應(yīng)不同地區(qū)環(huán)境特點(diǎn)、不同種類青貯原料的高效微生物復(fù)合菌劑。
“有一次在內(nèi)蒙古，我們剛打開(kāi)用研發(fā)的青貯菌劑制作的裹包青貯飼料，周邊的牛群聞著味道就朝我們飛奔而來(lái)。”得到“用戶”的肯定，陶勇對(duì)研發(fā)的青貯菌劑有了信心。
不過(guò)，研制出菌劑，離用到農(nóng)牧民手中還有很長(zhǎng)距離。為開(kāi)展應(yīng)用示范工作，過(guò)去幾年，陶勇帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)走遍了內(nèi)蒙古、青海、黑龍江、廣西等省區(qū)的主要農(nóng)牧區(qū)。有時(shí)，一年中多數(shù)時(shí)間在偏僻的鄉(xiāng)野出差。
不久前，在山東東營(yíng)中試和生產(chǎn)基地，青貯團(tuán)隊(duì)研發(fā)的高效微生物復(fù)合菌劑已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了菌株的10T罐發(fā)酵生產(chǎn)，為青貯菌劑的推廣及產(chǎn)業(yè)化打下了基礎(chǔ)。
“飼喂比對(duì)結(jié)果表明，僅通過(guò)使用菌劑青貯，就可使肉羊增重提高11.8%，飼料轉(zhuǎn)化率提高13.4%，肉羊的屠宰率和肉骨比也顯著提高?！碧沼孪Ｍ?，這些青貯菌劑能幫助農(nóng)牧民增收、脫貧。
產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，一個(gè)微不足道的環(huán)節(jié)上考慮欠周全，都難以完成
有源源不斷的點(diǎn)子，又能扎扎實(shí)實(shí)地推進(jìn)落地，這是很多同行、學(xué)生佩服陶勇之處。
陶勇把這些歸功于在企業(yè)多年的研究訓(xùn)練。1997年，在美國(guó)做完博士后，陶勇進(jìn)入美國(guó)杜邦公司。13年中，他先后從事了農(nóng)藥和代謝工程的研發(fā)。
“企業(yè)的研發(fā)是以市場(chǎng)和應(yīng)用為導(dǎo)向的，確定研發(fā)方向會(huì)做充分的調(diào)研、論證，同時(shí)還要考慮到從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)品各個(gè)生產(chǎn)鏈條的情況。企業(yè)在基礎(chǔ)和前沿研究上可能不是最好的，但做出來(lái)的產(chǎn)品性能一定是最優(yōu)的?！碧沼抡f(shuō)。
大學(xué)、研究所的研究和做產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用有很大的差別，不能認(rèn)為只要技術(shù)本身好，就自然而然能做出好產(chǎn)品，產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中，一個(gè)微不足道的環(huán)節(jié)上考慮欠周全，都難以完成。陶勇說(shuō)，“這就像一個(gè)沙漏，瓶子上方裝滿了沙子，但一次只有很少的幾顆沙子能夠流下來(lái)。因此，做產(chǎn)業(yè)化設(shè)計(jì)的時(shí)候
我們一開(kāi)始就會(huì)設(shè)計(jì)幾個(gè)甚至幾十個(gè)產(chǎn)品同時(shí)研發(fā)，以增加成功的幾率。”
剛進(jìn)入杜邦時(shí)，陶勇的工作是研發(fā)農(nóng)藥。在幾年中，他作為骨干參與開(kāi)發(fā)一款殺蟲(chóng)劑產(chǎn)品。它因其低毒、高效，在將近10年之后，依然是同類產(chǎn)品中的明星。其后，他申請(qǐng)調(diào)到生物研發(fā)部門，擔(dān)任資深研究員。當(dāng)時(shí)杜邦公司發(fā)力工業(yè)微生物研究，探索綠色生物技術(shù)。陶勇耳濡目染，親身實(shí)踐，在生物工業(yè)技術(shù)研究上有深厚的積累和見(jiàn)地。
2009年底，應(yīng)中科院微生物所邀請(qǐng)，陶勇以國(guó)外專家的身份，在國(guó)內(nèi)一次會(huì)議上介紹了杜邦公司的工業(yè)微生物上的應(yīng)用案例。2010年初，作為人才被引進(jìn)到中科院微生物所，擔(dān)任微生物所工業(yè)微生物實(shí)驗(yàn)室主任。
“很土”，這是一些人對(duì)陶勇團(tuán)隊(duì)工作的看法，對(duì)此他總是一笑了之。實(shí)際上，陶勇團(tuán)隊(duì)并不是沒(méi)有高質(zhì)量的論文發(fā)表，只是他堅(jiān)信：生物研究要服務(wù)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)，不能僅僅鉆研問(wèn)題，國(guó)家還應(yīng)結(jié)合實(shí)際問(wèn)題，持續(xù)資助一些務(wù)實(shí)的研究，如此科研才不至于成為小圈子的游戲。
“我就希望團(tuán)隊(duì)能在這上面做出一些有價(jià)值的研究工作。”望著生物代謝圖，陶勇信心滿滿地說(shuō)。