小小玉米芯背后的责任

中国教育报,2012-03-23

还是和玉米芯有关。中国农业大学食品科学与营养工程学院李里特教授团队的又一项成果不久前获得了国家科学技术奖励大会表彰。

不同的是，上一次是因为一套方法——“玉米酶法制备低聚木糖”获得国家技术发明二等奖。这一次，则是因为对嗜热真菌的继续攻坚，获得了2011年国家科技进步二等奖——采用定向选育技术得到的嗜热真菌，能直接利用玉米芯等农业废弃物，获得高产耐热的木聚糖酶。

获奖，是因为创新。创新背后，李里特说，有一种责任。

关注玉米芯，源于一次学术交流会

低聚木糖，被人称为“超级益生元”，是迄今为止公认已知的保健功能性最优的功能性低聚糖。李里特研究玉米芯，是从一次学术交流会上得到启发的。

1990年年初，李里特从学术会议上了解到，日本从中国大量进口玉米芯生产高价值的东西，究竟是什么，不得而知。这个消息让从事食品研究的他联想到：难道日本已经掌握了用玉米芯制备低聚木糖的关键技术？ 木聚糖广泛存在于植物中，而玉米芯含量可以达到40%，它含有丰富的半纤维素是世界公认的木糖醇制备的最理想原料。从20世纪60年代起，低聚木糖的制备就成为世界各国研发的热点，但是一直没有人找到其中的诀窍。上世纪八十年代中期他在日本留学时，就开始关注低聚木糖制造技术的进展。

李里特当时查到的情况是，我国在“八五”、“九五”期间也曾立项开展研究和攻关，但在关键技术上还没有取得突破。有信息表明，日本一家公司开始工业化生产，但是这家公司对外严格实行技术保密，决不在任何杂志或场合透露技术方面的信息。

日本公司收购我们的东西，回过头来又把产品高价卖给我们。一定要把这项技术掌握在中国人手中！李里特把这个项目作为团队课题，开始了攻关，决心要找到开启“废料”玉米芯里的宝藏。他把方向锁定在酶法制备，从技术上来说，关键就是要找到专一性强、活性高的酶，把半纤维素分解成低聚木糖——这就是说，要找到有价值的产酶菌株。

李里特老师的团队只要有时间就泡在实验室中，没有双休日和节假日。试验，失败；再试验，还是失败；接着试验……不断重复的试验是枯燥的。枯燥的寻找在持续了近5年以后，有了让人惊喜的发现——“找到了活力高的酶，就等于找到了开启玉米芯宝藏之门的钥匙”，李里特说。在这之后的进一步探索中，他通过多酶体系，解决了低聚木糖工业化生产的酶解效率、产物组成两大难题，使粗酶液酶活力在原有基础上提高了25倍。 借助这项技术发明，2000年底我国首次实现低聚木糖工业化生产，成为世界上第二个规模生产高纯度低聚木糖的国家。

发现的路上，继续向前走

酶法制备低聚木糖在技术上取得重要突破。但是探索的过程中，李里特注意到：制备低聚木糖酶成本不菲，而在生产线上较高的温度很大程度上也影响到酶活性。在生物界有没有嗜热真菌帮助解决这样的难题？ 李里特的思考有这样一个背景，如果低聚木糖酶仅仅用于食品业，问题还不太大。在食品之外，它在饲料工业、制浆造纸工业等方面也还有巨大的空间——虽然作为工业酶制剂在我国尚为空白。他想自己在退休前还是能带领学生担一些责任。

这对于李里特的研究来说，是在生物技术方面的又一次探索。他还是选择玉米芯为酶的诱导物，从自然中寻找合适的菌株。李里特和他的博士生利用出差、学术会议等机会，从全国各地的垃圾堆、树林等地取回了1000多份土样，希望从中有所发现。对土样中的菌株进行分离、筛选、优化、诱导，成为团队几年中的主要工作。 功夫不负有心人。两种菌株进入了视线：嗜热拟青霉J18和嗜热棉毛菌CAU44能够利用天然玉米芯高效生产木聚糖酶，后者摇瓶发酵率达到以往科研报道中微生物产木糖酶的最高值。两种木糖酶都具有很好的温度稳定性和酸碱稳定性，比如嗜热棉毛菌木聚糖酶，最适温度75℃，并在65℃以下稳定。菌株的发现，奠定了嗜热真菌高产耐热低聚木糖酶这一原始性创新的基础。

“我的研究，基本上是和生产实际有关”，李里特这样看自己的研究。他涉猎领域也很广：利用自然冷源保鲜果蔬，电生功能水，传统豆制品，小麦馒头加工工艺等，最初都源于生产生活中人们遇到过的技术难题，而他恰好也对解决这些难题有兴趣。“我们作为研究者，总要有一些自己创造的东西，对百姓、对国家有一些益处。”李里特说。