福建中烟和国家烟草基因研究中心在生物酶技术领域获重大突破

　　近日，福建中烟工业有限责任公司与郑州烟草研究院国家烟草基因研究中心联合攻关，开发出具有完全自主知识产权的固态果胶酶制剂产品FGP-1，并在打叶复烤生产线实现2万担原烟的处理应用，带来了可观的经济和社会效益。该项目研究相关论文发表在国际权威学术期刊《Environmental Research》（影响因子8.43），这是福建中烟继去年自主研发FX-1固态生物酶制剂实现产业化应用之后在生物酶技术方面的又一项重大突破。
　　4月7日，福建中烟固态酶制剂产业化应用首批复烤片烟成功投产。追本溯源　　众所周知，烟叶醇化过程实际上就是在微生物和生物酶共同作用下，烤后烟叶发生一系列复杂生化反应的过程，对烟叶品质具有重要影响。
　　在这个过程中，如果能利用微生物将烟叶中的有机成分，尤其是淀粉、果胶、蛋白质、纤维素和木质素等大分子物质，降解并转化为小分子物质，将有效提高烟叶品质。可是，在现有技术条件下，这些重要的微生物能够被人工培养成功的概率只有1%，99%是无法被培养和扩繁的。
　　科研人员正在进行醇化烟叶微生物的宏基因组抽提。
　　为了攻克这一难关，福建中烟和国家烟草基因研究中心技术人员追本溯源，从醇化烟叶微生物宏基因组中挖掘具有提质效果的微生物基因片段，利用工程菌生产所需的生物酶。
　　科研人员正在进行酶制剂处理烟草物料后的灭活。
　　2019年，福建中烟成立＂基于提升卷烟原料使用价值的生物技术应用研究＂重大专项，并与国家烟草基因研究中心紧密合作，瞄准世界烟草科技前沿和烟草行业重大需求，针对烟叶资源综合高效利用的实际问题，开始展开＂烟草本源＂微生物提质基因资源挖掘和酶制剂开发应用研究。艰难攻关　　从浩如烟海的基因序列数据里挖掘上百个可能具有烟草原料提质作用的基因片段，犹如大海捞针。对此，项目组巧妙地利用生物信息学分析手段，锚定大分子物质降解方向，把可能具有烟草原料提质作用的基因缩小到了很小的范围。即便如此，在从样品中提取完整的基因组方面上就下了不少功夫。
　　科研人员正在进行工程菌株的高通量筛选。
　　当时项目组发现，从醇化烟叶中提取的DNA浓度太低，基因片段不完整，难以达到构建文库的标准。是试剂盒有问题？换了五六种试剂盒，不行；是收集微生物的方法有问题？尝试了多种收集方法，也不行；那是测序公司的测序技术有差异？更换了几家测序公司，效果依旧不佳。
　　经过反复比对测试，最终才发现是样品选用的问题，原本以为醇化时间比较久的烟叶理论上富集的微生物更多，但实际上醇化半年左右的烟叶其DNA更易被提取，完整度也更高。
　　科研人员正在进行菌株发酵液酶活测定，每3小时取样一次。
　　＂即便找到这些可能有用的基因片段，还要经受感官评价，以测试获得的酶制剂最终对提升感官质量是否有效果。＂福建中烟技术中心原料研究部原料研究员陈善义直言，整个研究过程不确定性极大，项目组只能反复不停地试验，直到各项指标均达标为止。
　　果胶酶制剂产品。开启新程
　　福建中烟和国家烟草基因研究中心高度重视，深入探索，将理论创新与应用需求有机结合，整合科研单位与工业企业优势，建立起＂边研究、边应用、边反馈、边完善＂的科学研究—应用开发合作模式，和高效的醇化烟叶微生物宏基因组基因资源挖掘利用体系；挖掘了与烟草品质强相关的＂烟草本源＂微生物基因5万余个；构建可定向降解果胶、纤维素、淀粉、蛋白质、木质素等烟草大分子物质且具有自主知识产权的工程菌株30余株；基于200 L规模中试平台，成功研制出具有完全自主知识产权的固态果胶酶制剂产品FGP-1。
　　有了第一款FX-1固态酶制剂FX-1的生产经验，项目组对于果胶酶制剂的工业化生产及应用胸有成竹。
　　在复烤生产线应用环节，团队科研人员将配制好的酶制剂注入加料设备。
　　4月7日，福建中烟果胶酶固态酶制剂产业化应用首批复烤片烟成功生产，目前在打叶复烤线已实现2万担原烟的处理应用，带来了可观的经济效益和社会效益。
　　3年来，福建中烟和国家烟草基因研究中心通力合作，逐步形成了一套＂烟草本源＂微生物基因资源利用的理论和酶制剂开发技术体系，贯通了＂基因挖掘—工程菌构建—酶制剂开发应用＂的卷烟原料生物酶提质技术的全链条，拥有成套的自主知识产权，构建了良好的工业企业—科研单位的合作开发模式和成果转化模式，为提高行业生物酶自主研发、自主掌控水平，以及保障原料高质量发展奠定了坚实基础。