近日，福建中煙工業(yè)有限責任公司自主研發(fā)的FX-1固態(tài)生物酶制劑實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用，相關(guān)產(chǎn)品正式投產(chǎn)。

近年來，在“大品牌、大市場、大企業(yè)”戰(zhàn)略引領(lǐng)下，卷煙工業(yè)企業(yè)對優(yōu)質(zhì)煙葉原料需求不斷增加，原料供需結(jié)構(gòu)性矛盾日益凸顯。

利用生物酶處理卷煙原料，是提高原料品質(zhì)的一個新途徑。福建中煙副總經(jīng)理林榮欣表示，原料保障對企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展有著重要作用，原料領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)研究潛力巨大、大有可為，要集中優(yōu)勢資源推動相關(guān)技術(shù)研究的開展，加快成果轉(zhuǎn)化，打通原料技術(shù)應用的“最后一公里”。

2010年，福建中煙啟動煙草生物技術(shù)研究；2019年，福建中煙建立“基于提升卷煙原料使用價值的生物技術(shù)應用研究”重大專項項目組，與高校及科研院所合作，借力發(fā)力，以此打開研究局面。

反復驗證 不棄不餒

項目組廣撒網(wǎng)，搜羅了全國多地不同特性的煙葉原料，從中分離純化出1000余株可培養(yǎng)微生物，以找到理想的酶原料。

“為了篩選到能降解纖維素和淀粉等大分子物質(zhì)的微生物菌株，大伙兒扎進實驗室里，與儀器做伴、與數(shù)據(jù)為伍。”項目組成員、福建中煙技術(shù)中心原料研究部副主任陳義強說。

經(jīng)過多年努力，項目組篩選出50余株煙草大分子降解微生物，從中優(yōu)選出一系列能夠提升煙葉醇化效率和品質(zhì)的功能性菌株，按功能分類對菌株進行鑒定和保藏，初步形成了一個專屬的微生物資源庫。篩選出合適微生物，才能從中分離出有效的生物酶。

不同微生物有不同脾性、不同生長周期。

因此，項目組成員常常泡在實驗室，兩人一組，幾天幾夜不間斷地取樣，只為畫出微生物生命曲線，找到其生命活力最旺盛的時期。

項目組在不同原料上反復驗證，最終精選出一株能顯著提高卷煙原料品質(zhì)的功能菌株，通過發(fā)酵時間、溫度、培養(yǎng)基組分等研究，掌握了最佳發(fā)酵工藝條件，從目標菌株中分離制備出了液態(tài)酶制劑。

“液態(tài)酶制劑生性敏感，對貯存環(huán)境、運輸條件、使用方法都極為挑剔，而固態(tài)酶制劑則相對穩(wěn)定高效，易貯存、易運輸，要想在卷煙生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)應用生物酶制劑，轉(zhuǎn)變其物理形態(tài)勢在必行。”項目組成員、福建中煙技術(shù)中心原料研究部員工龍騰說。

在實驗室及中試條件下，項目組邊試驗邊摸索邊總結(jié)，取得了從無到有的新突破。通過對目標菌株進行遺傳背景分析、發(fā)酵條件優(yōu)化、酶學特性分析、酶分離純化及制備等系統(tǒng)研究，項目組終于成功研制出福建中煙第一款具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的固態(tài)酶制劑——FX-1。

還來不及細品階段性成功的喜悅，下一道難題亟待解決——固態(tài)酶制劑如何實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)？中試生產(chǎn)試驗是繞不開的環(huán)節(jié)。

2020年年初，項目組正緊鑼密鼓開展FX-1固態(tài)酶制劑中試生產(chǎn)試驗，疫情的突襲導致合作單位人手不足。“研究進度不等人，我們項目組成員立馬赴合作單位頂上，既當技術(shù)員又當操作工。”龍騰說。經(jīng)過數(shù)月鏖戰(zhàn)，項目組終于攻克了固態(tài)酶制劑中試生產(chǎn)難題。2020年10月，第一批次FX-1固態(tài)酶制劑工業(yè)化生產(chǎn)試驗正式開始。

在工業(yè)化生產(chǎn)試驗中，項目組成員不斷調(diào)整參數(shù)，但得到的全是奇形怪狀的酶塊，且得率低，改善效果始終不達標，大家臉上布滿愁容。

“別灰心，先前攻克了一道道難關(guān)，靠的就是大家頑強的韌勁和不服輸?shù)臎_勁，這次也一樣，大家鼓起干勁、繼續(xù)攀登！”陳義強為大家鼓勁。

成員們快速調(diào)整情緒，一邊翻查資料，一邊與專家進行頭腦風暴，集中火力解決固態(tài)酶脫水成粉又不失活的問題。采取工藝優(yōu)化和設(shè)備改造雙管齊下的方式，經(jīng)過無數(shù)輪發(fā)酵工藝、噴霧干燥、膜過濾精制工藝優(yōu)化試驗，2021年元旦前夕，他們終于實現(xiàn)了FX-1固態(tài)酶制劑的工業(yè)化生產(chǎn)，這使項目組人員信心大增。

順利投產(chǎn) 轉(zhuǎn)化成果

然而，光靠實驗室的突破不足以支撐產(chǎn)品創(chuàng)新，還必須將科研成果與現(xiàn)實應用環(huán)境及卷煙產(chǎn)品相結(jié)合，讓創(chuàng)新發(fā)揮倍增效應。

成員們隨即開展FX-1固態(tài)酶制劑在卷煙原料上的應用研究。“直接作用于煙絲，綜合效益的確最大，但是高風險與之并存。”項目組成員馬鵬飛介紹，“再造煙葉則不同，其生產(chǎn)線工藝匹配度及原料特性，決定了用現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備即可實現(xiàn)固態(tài)生物酶制劑的添加，實現(xiàn)技術(shù)與生產(chǎn)有效結(jié)合。”

說干就干，項目組將實驗室搬到金閩公司。面對新問題，生物酶制劑的添加量應設(shè)定為多少沒有可參考的數(shù)值，需要項目組從實踐中獲得。

既然生物酶制劑有助于提高煙葉品質(zhì)，理應越多越好。他們逐步加量，結(jié)果卻適得其反。“加量不行，試試減量呢？”馬鵬飛提出建議。

于是，他們將生物酶制劑添加量逐次遞減。大家三天三夜蹲守在車間，每兩小時取一次樣，以感官品吸為主，輔以化學數(shù)據(jù)監(jiān)測，以此判斷生物酶制劑是否有效發(fā)揮效用。

功夫不負有心人。今年8月，第一批添加了生物酶制劑的再造煙葉順利投產(chǎn)，福建中煙也迎來又一個技術(shù)創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化的重要時刻。

生物酶制劑應用在同等質(zhì)量煙葉原料中能降低成本，應用在同等成本煙葉原料中能提高其質(zhì)量，可以顯著提升經(jīng)濟效益，助推企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，為激發(fā)品牌活力注入科技新動能。