文丨刘爱萍
刘俊(中)带领学生参加“舜宇”杯第九届全国大学生生命科学竞赛决赛。
在红曲霉培养和红曲米中试生产车间里,活化红曲霉菌、配制种子液、处理原料大米、蒸米、摊凉、接种、发酵、成品烘干……一套流程下来,红曲米的生产便完成了。
带领我们参观的正是这间车间的负责人——刘俊,获湖湘青年英才、湖南省青年骨干教师等荣誉称号,现为中南林业科技大学食品科学与工程学院副教授、硕士研究生导师。常见于食品中,但又不常被人们关注的红曲如今已有自己的一席之地。红曲更“红”的背后,是85后青年学者刘俊整整7年的倾心投入与潜心研究。
刚和刘俊联系时,正值暑假,他在贵阳参加一场关于“红曲菌及其他真菌”的国际学术研讨会。一有交流和学习的机会,刘俊便想要加入其中,“我想寻找更多关于红曲的可能性”。
一心为红曲,曲径通幽处。在红曲这一称得上是小众的研究领域,刘俊始终能沉得下心来,坚持把自己认定的“小事”,做成人生大事。
一“曲”当“红”
提到红曲,Z世代(通常是指1995年至2009年出生的一代人)的人可能会感到陌生,但若是听到“粉蒸肉”“腐乳”“火腿肠”这样的字眼,来自童年深处的熟悉感便会扑面而来。
红曲又名丹曲,明代李时珍在《本草纲目》中夸其“此乃人窥造化之巧者也”。现今全球范围内的红曲几乎全部直接或间接来源于中国,因而红曲又被誉为“东方神曲”。它既是珍贵的中医良药原料,又是天然健康的着色剂和食品发酵剂,而随着其生物活性物质及相关的调血脂、降胆固醇等功能的发现,还延伸出保健品、功能性饮料等高附加值产品的研发生产。
红曲是真菌中的一个属,属于微生物研究的范畴。谈到与生物科学的结缘,还要回到刘俊的高中时代。
世纪之交,刘俊在湖北老家广水读高中。
“在生物研究中,通过技术,基因可以实现无限的扩增。”不仅限于高中教科书上的考点知识,刘俊的高中生物老师会额外讲述一些更有趣的生物科学知识。
好的老师总是能激发学生对于知识的好奇心。因为喜欢,在生物考试中,刘俊总能拿到几近满分的成绩。
“21 世纪是生物科学的世纪!”生物课堂上,老师用坚定的口吻说下的这句话,一直停留在刘俊的心里,久久挥之不去,让他看见了一扇散发光芒的生物科学大门正徐徐敞开。
高考后,刘俊毅然选择了生物工程专业,硕博学习阶段则于南京工业大学就读,从事微生物发酵和基因改造方面的研究。2017 年,刘俊进入中南林业科技大学生物学博士后流动站,专注于红曲研究。
为什么是红曲?
借助红曲,可实现低值稻米的高值转化。而湖南作为我国产粮和稻谷加工大省,红曲产业的研发与兴起,可显著推动稻谷及其副产物加工链的发展。
2006 年,作为湖南省粮食加工首席专家,领衔我国唯一稻谷加工领域的国家工程实验室—— 稻谷及副产物深加工国家工程实验室(2022年转序为国家工程研究中心),同时担任中南林业科技大学食品科学与工程学院院长的林亲录,就曾围绕红曲做过相关研究,但苦于缺乏微生物相关的科研力量,红曲米发酵和基础理论研究便停滞了几年。刘俊的到来,正好助力了这一国家工程实验室在红曲米发酵制造和红曲霉代谢调控方面的基础理论研究。
林亲录院长希望,像刘俊这样的年轻人通过现代高新技术让传统工艺焕发出新的生命活力, 在助力湖南稻谷及其副产物深加工方面大展才华。
面对这一殷殷希望,刘俊首先要做的是,从头开始了解红曲。
刘俊正观察红曲。
“刚来长沙那会儿,我和夫人租住在学校旁边, 每天饭后遛弯,我都是带着她来看红曲。来的次数多了,她难免有点嗔怪,开玩笑说让我去和红曲谈恋爱。”
追求真理、严谨治学的背后,是别人看不见的勤恳付出。深扎科研,刘俊把尽可能多的时间投入其中,将研究对象看作自己的孩子般对待。
刘俊先后凭借首次采用发酵—分离耦合技术提高红曲色素生产效率、首次利用基因工程技术解决红曲色素跨膜分泌问题、首次通过辅因子工程策略提高红曲色素产量等成果,推出了25篇高质量科研论文,并获得6项国内授权专利,主持国家自然科学基金项目,湖南省重点领域研发计划项目,湖南省自然科学基金面上项目,青年项目等国家级、省部级项目多项……研究之根扎得越深,科研创新之树就越枝繁叶茂。
做好小事,便是大事
“合抱之木,生于毫末;九层之台,起于累土。”关于科研的每一个细小的努力,在刘俊看来,都是为人生大事打下的基础。
在神农楼里的7年,刘俊带领团队,致力于为色素红曲普遍走向液态发酵工业化提供技术策略,以及菌株自身改造和固态发酵工艺优化。
“现在市面上的红曲产品面临着桔霉素普标超标、功能因子含量低等问题。”刘俊介绍,在实际的红曲发酵过程中,会产生多且复杂的成分,其中桔霉素就是其中的一种,对人体肾脏有很大损害。而功能红曲只有在一定的温湿度条件下,选取特定的菌种进行发酵,才能诱导红曲菌产生洛伐他汀类物质,从而产生降血脂效果。
如何提高色素红曲的纯度和功能红曲的含量,实现红曲的高产,成为红曲生产亟须攻克的难题。
优质选种的第一步,便是诱导菌种变异。为了更快速地诱导红曲菌改变菌体的遗传性状,除了利用本校的实验室外,刘俊还长期与中国科学院中国近代物理研究所(兰州重离子加速器国家实验室)合作,申请借用重离子加速器加速育种红曲菌。
筛选得到优质、稳定、适合工业化生产的微生物菌种是微生物育种的最终目标。如何从数量庞大的突变株中筛选出特异性目标菌种,是育种过程中最关键也是最耗时费力的工作。
样品采集、样品预处理、富集培养、菌种分离、初筛和复筛、对每一种菌种进行性能鉴定……为了选出色素含量高、稳定性好、生长优势大的红曲菌刘俊带领团队进行了整整2年的筛选菌种工作。
终于,在实验室里,刘俊培育出色素含量为国家标准要求3倍左右的色素红曲米、洛伐他汀含量为国家标准要求10倍左右的功能红曲,实现红曲米品质的飞跃。
刘俊(前排左二)和学生合影。
“整个社会环境还是比较浮躁,很多人喜欢‘短平快’,但是重要的原创性成果往往需要沉下心去做,只有几十年如一日的坚持才能获得,这是我在刘俊身上看到的闪光点。”谈起刘俊,中南林业科技大学生命科学系系主任刘春觉得他身上有股韧劲。
红曲不仅微小,而且研究面不是很广,不少人会中途放弃,去往更容易出成果的研究方向。
“有过想要放弃的时候吗?”看着眼前这位一心扎进红曲里的科研者,我们提问。
“攻读博士学位期间因为出不了成果,感觉挺挫败的,但从那以后,我明白科研不是一帆风顺。”科研道路上少不了困阻,往日的科研经历给予了刘俊毅力、耐心与坚韧,支撑着他越走越远。
让曲更“红”一些
探求红曲更多的可能性,一直是刘俊从事科研的不断追求。
近期,日本有多人在服用小林制药公司生产的含红曲成分保健品后因肾脏疾病住院甚至死亡。截至3月28日,服用该公司涉事保健品的消费者中已有5人死亡、超百人住院。该事件引发大众对红曲的关注,一场红曲风波掀起。
“在我国,把红曲米或者红曲的发酵产物作为食物配料,已有近2000年的历史。从学术角度而言,针对红曲及其传统的代谢产物的安全性评估已经比较成熟,并且得到了相当长时间的验证。”事件发生后,作为国内研究红曲多年的科研工作者,刘俊接受了相关记者的咨询。
刘俊觉得,大众对于红曲的了解还不够,这一“东方神曲”也需要大力宣传,让曲更“红”一些。每逢毕业季,刘俊总是举着实验室的红曲瓶和学生们一同合影。实验室里,刘俊在自己和学生们所穿的实验服上专门设计了红曲标识,鲜明地亮出自己的“红曲身份牌”。
打开刘俊的朋友圈,也不难看出他的努力。
关于红曲的前沿科研论文的推文链接,一条接着一条。借用微信平台,刘俊开创了Monascus(红曲)微信公众号,介绍最新的红曲霉代谢调控及产品相关研究。
“一方面,学生通过翻译业内的前沿论文,可以拓宽视野,研究得更深入;另一方面,通过这一平台,大家有更多途径接触红曲,了解红曲。”刘俊解释道。
科研“繁花”最终要结出产业“硕果”,这也是实现红曲更“红”的重要路径之一。
刘俊(右)和学生看实验数据。
凭借2种高质量红曲米、年产20吨红曲米中试生产线和“发酵—烘干”一体化曲池,刘俊主导研发的红曲工艺为传统的红曲色素的生产有效降低空间使用面积和节约人力资源。刘俊介绍,目前已同企业合作,完成红曲米产品的工业化规模生产,建立了年产值2100万元的生产线。
“目前,我正在和河南漯河的一家厂商对接,解决他们红曲培育时间长、纯度不高的问题。”谈起当下和企业的合作,刘俊皱着眉头说。令刘俊难解的,是企业需求和现实科研之间的差距。
此前,在刘俊的实验室里,色素红曲的培育时间已经能控制在5—6天,这一工艺技术已达国内领先水平。而厂家提出:“培育时间能不能再缩短些?”
企业总是追求生产效率更高,利润空间更大。尽管出题难度大,但这也不断激发着刘俊进一步地探索。现阶段,刘俊仍致力于红曲育种工作,希望攻克当前功能红曲固态生产的技术瓶颈、解决生产周期长的工业化难题。
在不久前的2024年发酵食品国际学术研讨会上,刘俊偶遇了湖南中医药大学的崔培梧教授,了解其主要研究红曲医药运用的方向后,刘俊大受启发。
“俗话说,‘药食同源’。红曲本身就有很大的药用价值,医药算是红曲的下游产业,而我一直从事的是上游研究,如果我和崔培梧教授的研究方向结合,红曲岂不是又有了更大的发展空间了吗?”探寻到红曲研究新的发展的可能性,刘俊眼里放着光与希望。
悠悠岁月,一抹鲜红,曲韵人生。正如曾国藩所说:“做好小事,熬过难事,静成大事。”坚守生物科学研究,一头扎进红曲科研,刘俊将小小红曲做成自己的人生大事,在坚持小事的点滴中,流淌出大智慧。
(本文发表于《年轻人》2024年第29期)
图丨受访者
排版丨唐滋焓
责编丨文小刀
一审丨刘爱萍
二审丨宋清平
三审丨陆 阳
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