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烟草行业生物酶应用工程研究中心积极开展生物酶技术研究应用

2023年12月08日 来源:东方烟草报 作者:沈潼
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创新驱动发展,科技引领未来。

在科技创新路上,烟草行业生物酶应用工程研究中心(以下简称“工程研究中心”)一刻也不曾停下脚步。

成立3年来,工程研究中心紧紧围绕国家烟草专卖局党组部署要求,深入实施创新驱动发展战略,按照行业技术创新类平台的任务定位,立足中式卷烟发展方向,以提高烟叶质量为重点,依托内蒙古昆明卷烟有限责任公司积极开展生物酶技术研究,探索烟叶多用途利用途径,在提升烟叶质量、推动烟叶资源高效利用等方面走出了一条新路。

抓住基础研究“牛鼻子”

基础研究是科技创新的源头。

自2020年成立以来,工程研究中心深耕生物酶基础研究,以提高烟叶原料适用性为目标,持续加大生物酶核心技术自主研发力度,为实现高水平烟草科技自立自强贡献力量。

在生物酶技术方面,无论是理论研究还是技术研发,无论是工艺流程还是指标标准,工程研究中心可借鉴的经验并不多。“摸着石头过河”是工程研究中心成立之初研究工作的真实写照。

面对困难,他们解决一个一个的问题、攻克一个一个的难点,在一次次失败中总结经验、在一次次成功中摸索方向。如今,工程研究中心单品酶制剂品种日渐丰富,已实现了淀粉酶、蛋白酶、糖化酶的自主生产工艺验证。

走进工程研究中心基础研究实验室,微生物接种、培养、PCR、分析等功能区划分清晰,各种精密的实验设备整齐有序。实验台旁,科研人员正仔细查看培养皿里菌株的生长情况。

“这个解淀粉芽孢杆菌菌株是从八大生态区的576个烟叶和土壤样品中筛选出来的,可以更有效、快速地分解烟草淀粉。经过培养、扩繁等环节,18个小时后就可以送至酶制剂生产线进行生产了。”生物酶研究室主任郝捷介绍说。

在酶制剂中试车间,单品酶制剂正通过自动化生产线源源不断地生产出来。

这条生产线包括菌株培养、分离过滤浓缩、在线灭菌、自动清洗系统,是一条集8种单品酶制剂生产功能于一体的液体深层发酵中试生产线。科研人员只需设定好PH值、转速、含氧量等参数,设备便可自动调节生产环境,从而实现酶制剂的自动化生产。

自动化生产的过程,饱含科研人员的付出与汗水。与实验室相比,中试生产线条件更加复杂。科研人员的一项重要工作就是在反复摸索中确定各类生产参数标准,确保酶制剂质量稳定。

车间内的五联罐设备,是科研人员在研发中的“好帮手”。利用这套设备,他们可以通过对比实验寻找最优生产条件,改变生产中的变量参数,再将其应用于中试生产。

中试生产过程同样不能掉以轻心。一批酶制剂的生产周期,少则几天,多则十几天。生产线一启动,科研人员就要守在设备旁定时检查,保证生产全过程各环节不出纰漏。

辛勤付出换来的是累累硕果。现在工程研究中心已经掌握了生物酶核心菌株,头部产业链自主掌控格局正逐步形成。

此外,他们积极推进机理机制研究,着力挖掘烟草醇化同源酶菌协同作用机理,对不同产区和醇化周期的烟叶样品进行分析,构建烟草菌群体系;开展基于烟叶化学成分的生物酶提质效果评价体系研究,为行业生物酶科学筛选及高效应用提供技术支撑。

推进科技创新,离不开人才的支撑。

工程研究中心加强与科研团队的合作,加大交流学习力度,深入探索烟用生物酶技术前沿领域;面对研发中的瓶颈,他们通过头脑风暴寻找解决方案,凭借刻苦钻研破解技术难题。与此同时,依托蒙昆公司创新人才培养使用评价机制,他们打造出一支充满朝气与活力的创新人才队伍,加快科技自立自强步伐。

成立以来,工程研究中心获得发明专利授权8项、实用新型专利授权4项;科研项目立项42项,包括8项国家局重点研发项目、1项标准预研项目、2项标准修订项目;发表论文12篇,出版著作2部……一组组数字,是工程研究中心深入钻研生物酶技术研究、持续释放澎湃创新动能的生动体现。

深耕成果应用“责任田”

在工程研究中心生物酶发酵烟叶车间,利用生物酶处理的烟叶经过一道道工序,被输送到制丝线进行后续生产。

推进科技创新,最重要的是应用。

为了更好将生物酶技术应用于生产实际,工程研究中心搭建起生物酶技术成果转化平台,打造酶制剂生产线,实现研究成果在片烟加工、梗丝加工等产业链环节的落地推广。

目前,他们已完成江苏中烟工业有限责任公司3000担片烟生物酶发酵加工和四川中烟工业有限责任公司500公斤雪茄烟叶生物酶发酵试验。

这只是工程研究中心努力将生物酶技术应用于工业生产的一个缩影。

烟叶原料是卷烟生产的基石。为优化烟叶品质、提升烟叶配伍性、缩短醇化时间,工程研究中心在生物酶处理烟叶原料技术研究和应用方面下足了功夫。

从1至3年缩短到6至48小时——生物酶快速发酵技术大大缩短了烟叶自然醇化时间,使得收购来的烟叶能够在采收当年就进入配方,有效减少原料仓储资源占用。

在此基础上,工程研究中心对不同产区烟叶深入研究,积累了大量科研数据,明确了各产地、等级适合使用酶系的种类和作用效果。如此一来,通过对各种单品酶的搭配使用,可以让不同产区、等级烟叶的品质更高。例如,他们在深入分析的基础上开发出上部烟叶生产酶制剂,以降低烟叶枯焦杂气,提高上部烟叶可用性。

3年来,工程研究中心不断拓宽生物酶技术在行业生产领域的应用渠道,将更多科研成果转化为现实生产力。

为提高烟叶香韵丰富性,他们挖掘生物酶发酵产香基因,定向产生特征香味物质,通过合成生物学技术实现产香;

以复烤车间和制丝车间废弃烟末为原料,自主设计生产线,运用酶辅助提取法实现废弃烟末综合利用;

……

他们以需求为导向,促进生物酶技术在烟叶、卷烟纸、滤棒、薄片、烟草多用途利用中的实践应用,并成功研发生物酶卷烟纸和纸滤棒。这是工程研究中心在“三纸一棒”研究中尝试应用生物酶技术的又一生动实践。

去年,科研人员提出了利用生物酶技术优化卷烟纸浆的思路。围绕不同条件下液态发酵酶活性、特性曲线研究,他们开展了百余次试验,经过反复尝试,终于找到了使卷烟木浆中木质素、果胶短时间高效降解的酶制剂组合,成功研发出卷烟纸样品,不仅提高了卷烟纸质量,还有效降低了成本。

同样基于生物酶技术,工程研究中心研发出以生物酶芯纸为内部填充物的生物酶纸滤棒,并延伸开发出复合滤棒和构件滤棒。这些经生物酶处理的滤棒在降焦减害、降本增效方面发挥了积极作用。

服务行业大局是工程研究中心工作推进的出发点和落脚点。为持续提升服务行业能力水平,工程研究中心聚焦相关领域标准制定,推动生物酶技术在行业更好推广应用。他们联合中国烟草标准化中心,编制涉及通用标准、生物酶制剂生产、酶制剂复配等六大部分105项生物酶加工企业标准;联合行业9家工业企业,建立生物酶处理片烟感官质量评价方法企业标准,同时建立生物酶处理片烟化学指标评价导则的化学评价企业标准……这些都为行业企业使用生物酶加工处理烟草原料提供了遵循。

工程研究中心表示,他们将始终保持“一张蓝图绘到底”的干劲,以更强的紧迫感、更实的行动力不懈深耕生物酶技术研究应用领域,奋力跑出科技创新“加速度”,为行业高质量发展和现代化建设添砖加瓦。

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