江南大学食品合成生物学与生物制造团队：以“细胞工厂”探寻食品未来

（来源：光明日报）

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张文博 绘 资料图片

中国工程院院士陈坚。资料图片

团队成员在分析实验数据。资料图片

团队成员在观察实验样本。资料图片

【勇做新时代的奋斗者】

“你想象过吗，让微生物细胞像工厂一样有序运行？”在江南大学未来食品科学中心，中国工程院院士、江南大学食品合成生物学与生物制造团队带头人陈坚向记者抛出了问题。随后，他指着实验室中整齐排列的生物反应器，说道：“答案，就在这些肉眼看不见的‘细胞工厂’里。”

一直以来，陈坚领衔的科研团队以一种特殊的方式“编程”未来——他们不是用代码，而是用合成生物学技术，修改菌种的基因序列，重构微生物的代谢网络，让“细胞工厂”依照指令精准生产出健康食品成分。

这支由我国第一代发酵工程专家伦世仪院士创立的团队，历经几代人的传承，已成长为“教育部创新团队”“科技部重点领域创新团队”和“全国高校黄大年式教师团队”。他们的目标，是把论文写进产业发展的脉搏里，让承载着中国智慧的菌种，成为全球生物制造领域广泛采用的核心技术方案。

让科研成果走上生产线、端上餐桌

走进食品合成生物学实验室，空气中弥漫着一种复杂的“科研气味”——酸味、醇香，还夹杂着腥味，共同形成了这里独特的科研氛围。

“做我们这行，先得读懂这些气味，甚至要把论文写进‘气味’里。”江南大学未来食品科学中心研究员赵鑫锐说，“酸味是柠檬酸，甜味是氨基葡萄糖，腥味是微生物蛋白。每一种气味背后，都可能是一条正在被打通的产业链。”

赵鑫锐拿母乳寡糖举例子，这种存在于母乳中，对婴幼儿生长发育至关重要的营养成分，在牛乳中含量极低，传统提取法成本高昂，“10吨牛奶才能提取1公斤”，导致添加该成分的奶粉价格居高不下，且大多需要进口。

团队决心用微生物发酵法攻克难题，但挑战随之而来。“一些国家的提取方法，需要添加抗生素和诱导剂，这不仅存在安全隐患，更让‘细胞工厂’的运行充满不确定性。”江南大学未来食品科学中心助理研究员徐显皓介绍，团队采用微生物合成法生产母乳寡糖，为了从成千上万个候选酶中寻找那个最高效的“关键工人”，团队花费了3年多时间，像设计精密筛网一般搭建筛选平台，构建出了既安全又高效的全新生产菌株。

然而，只获得一株优秀的菌株远远不够。在团队看来，单批次的成功只是起点，多批次优化才是实现产业化的关键阶梯。

看着实验室屏幕上实时跳动的数据曲线，江南大学未来食品科学中心副研究员彭政说：“要让这座工厂稳定、高效、可复制地运行，关键是对发酵过程的精微控制。我们需要通过传感器实时监测溶氧、pH、残糖等参数，让数据告诉我们此刻细胞是‘饥饿’还是‘饱胀’。”

“那段时间，为了采集连续可靠的数据，给每批发酵都建立数字孪生档案，我们经常在发酵罐旁通宵达旦。”彭政回忆，“实验室的折叠床，成了我们最亲密的‘战友’。”正是在无数次迭代优化的过程中，他们最终打通了从“做出一罐好产品”到“罐罐都是好产品”的产业化道路。

当前，团队实现了透明质酸、母乳寡糖、胶原蛋白等一系列高价值产品的生物制造，相关研究成果获国家科技进步奖二等奖2项、国家技术发明奖二等奖2项，并取得授权国际发明专利100余件。

让年轻人站到创新最前排

“‘0到1’是基础研究的工作，‘10到100’是企业的产业化放大。而‘1到10’是关键且艰难的环节，里面充满了集成创新。”这是陈坚给团队工作的定位。多年来，团队一直在“1到10”这片广阔领域里寻找创新机会，也让年轻人在这一关键赛道上站到更靠前位置，磨砺本领、承担重任。

江南大学未来食品科学中心主任、教授堵国成介绍了一项打破国外长达10余年技术垄断的成果：当时，针对有机酸发酵生产转化率低、产量低、生产强度低等难题，团队安排了一批青年科研人员直接驻扎进合作企业，找寻解决办法。

江南大学未来食品科学中心副主任、教授周景文回忆：“当时大家吃住都在企业里，记得有一次，为了验证一种补料策略的改良思路，我们重复了上百次实验、分析了近千组数据。”正是凭借这股闯劲，团队重构出全新的有机酸发酵工艺流程，大幅提高企业生产效能，促进行业节能减排。

团队目前由陈坚和20多位教师率领、一批青年研究生共同组成，相互间会有高频次、多层次的交流，以避免研究时“走弯路”。已经在团队学习工作4年的团队成员、博士生陈建斌深有感触：“比如，我在刚研究姜黄素的合成时，想通过提高关键酶的表达量来提高产量。但在组会讨论中，老师和师兄指出，这会给细胞带来代谢负担，反而抑制生长和产物合成。在他们的指导下，我进行了精准改造。”

这种开放、协作的氛围，在开辟“新质蛋白”这一全新赛道时，让团队爆发出巨大的创造力。面对当前食品蛋白供给的可持续性挑战，团队没有沿用国际惯用的“替代蛋白”概念，而是创造性地提出了更具前瞻性的“新质蛋白”构想。赵鑫锐介绍，团队将一群研究方向各不相同的年轻人迅速集结，擅长计算的学生利用AI设计蛋白质结构；精通发酵的同学将其表达并纯化；专注食品评价的成员则验证性能并反馈优化意见。

“我们的团队像一支高度协同的特种部队，在人工智能与生物合成的交叉领域，将天马行空的想法一步步变成可应用于不同食品场景的蛋白库。”赵鑫锐说。

言传身教培养人才

在江南大学未来食品科学中心通往实验室的五楼拐角处，一方镌刻着“知行合一，守正创新”的印章静立于此。在陈坚看来，这八个字不仅是团队的座右铭，更是其培养人才的精神密码。

团队为新入学的研究生设立10个讲座，陈坚亲授第一课。“我不讲技术，只讲团队的历史、文化与价值观——做事先做人。”他认为，思想的高度决定了行动的边界。如今国家提供更多资源来培养学生，他们理应心怀担当，为社会和产业发展贡献更多力量。

在团队举行的全体会议上，每次都有3名至5名学生分享对创新的认识。江南大学未来食品科学中心教授刘龙介绍：“我们告诉学生，创新必须创造社会与经济价值，而不仅仅是简单的工作实施和技术转移。”

这种担当，非仅言传，更重身教。“清华大学原校长梅贻琦曾说，‘学校犹水也，师生犹鱼也，其行动犹游泳也，大鱼前导，小鱼尾随，是从游也’，这是身教重于言传的生动描述。”陈坚说。数十年来他一直坚持撰写团队“大事记”，记录团队科研成果和人才培养的发展历程。“后来的学生们知道前人都做了什么，他们自然就会知道自己的责任与使命。”陈坚将这部“大事记”比作一部团队精神传承编年史。

由团队毕业生自发捐资设立、至今已滚动至1200多万元的“伦世仪教育资金”，更是团队精神的鲜活载体。基金有两条铁律：一是本团队教师只有出资捐资的义务，没有申请获奖的权利；二是评奖时江南大学获奖者最多一人。“我们要激励的是全国发酵工程领域青年学者，而不仅仅是我们自己。”陈坚说。

陈坚回忆，曾经有位毕业生给基金会捐款5万元，问及原因时，这位毕业生说当年读书时得了脑瘤，是团队老师们捐款帮她渡过难关，现在她工作了，也想为团队贡献一份力量。在陈坚看来，这种“于无声处”的示范，早已让学生们在潜移默化中提升了思想高度。

如今，有关未来食品和创新菌种的万般不同“气味”，此刻就孕育在江南大学这一方充满无限可能性的实验室里。“团队要发展好，就要把一个个菌种，书写在服务国家战略的宏大地图上，书写在星辰大海的梦想里。”这是陈坚的理想，也是团队的信仰。

（本报记者 邹晓菁 苏雁）