氨基酸代谢的酶(聚谷氨酸，让作物快乐和丰收)

聚谷氨酸有机肥料

中国是化肥生产和使用大国，但化肥利用率低下，数据显示，我国以全世界7%的耕地消耗了约全世界1/3的化肥。研究化肥增效技术，提高化肥利用率，节约化肥投入，对我国农业发展及生态环境保护具有重要意义。

南京轩凯谷乐丰，如今将高性能化肥增效剂——聚谷氨酸做到世界产量第一，江苏省青年科技奖获得者，南京轩凯生物科技有限公司执行董事、总经理冯小海说，在他心中，一直想为中国农业、为我们赖以生存的环境，做点有意义的事。

冯小海查看发酵罐设备

实验室“孕育”神奇物质

所有伟大的发现都是科学家孜孜求索的道路偶然发现，其实说偶然，不外乎对科学家每天繁重枯燥的工作的一个不同轻松的解释吧。事实上，与许多重大的科学发现一样，聚谷氨酸这样一种神奇的物质的“登场”实属偶然：2000年，南京工业大学徐虹教授在进行微生物筛选时发现，一种细菌能产生出很黏的物质，经分离后分析其名为“聚谷氨酸”，时任南京工业大学校长的欧阳平凯院士就以敏锐的目光判定其“结构特殊，具有应用前景。”

作为带头人冯小海坦言“聚谷氨酸最大的特点就是保水效果好，我们最早是想把它应用在化妆品领域。后来发现它在农业领域大有可为，对聚谷氨酸的认知就好比盲人摸象，是一个逐渐积累的过程。冯小海2004年本科毕业于南京工业大学，2009年获工学博士学位，同年4月进入南工大食品与轻工学院工作，研究方向为发酵工程与代谢工程。“在求学和科学研的路上，徐虹教授和欧阳平凯院士对我的影响非常大。”冯小海说，正是徐虹教授的开创性研究，将他领入了聚氨基酸的广阔天地。

肥料减量增效，助剂先行

聚氨基酸是一类重要的功能性高分子，尤以聚谷氨酸在化肥增效领域的应用价值备受关注——聚谷氨酸化学结构特殊，能够有效防止氮肥的挥发损失、钾肥的固定，阻止磷酸根、硫酸根和金属元素产生沉淀作用，提高作物根际土壤养分浓度。因其具有良好的保水性能，能够构建作物根际周围良好的水肥环境，可有效促进根系的发育，提高作物养分的吸收能力，使作物对养分的吸收具有快速、高效的特性。

粮食生产过程离不开养分供应“化肥目前是大多粮食生产中的‘粮食’，但我们的化肥却把土地越喂越‘瘦’。”冯小海说，因化肥过量使用造成的土壤板结与水体富营养化严重，土壤质量日益恶化。实践证明，作为新一代化肥增效剂，聚谷氨酸可使化肥利用率平均提高7%-12%，并使作物普遍增产15%-25%，部分增产可达30%以上，聚谷氨酸的规模化农业应用对解决我国粮食安全，肥料利用效率低下，土壤质量日益恶化等问题具有战略意义。

全球最大的聚谷氨酸生产基地

聚氨基酸项目相关成果具有极高的经济、社会价值，不过冯小海面临的问题是，聚氨基酸的生物法制备技术难度大，生产成本高，全球制备聚氨基酸产业化进展缓慢，国内一直停留在实验室研究阶段。那么，如何才能将聚氨基酸产业化？

2010年4月，冯小海作为创始人之一成立了南京轩凯生物科技有限公司，他们迎难而上，迈出了聚氨基酸产业化的第一步。历时多年，不断改进升级最终于2018年底正式推出谷乐丰系列产品。

据了解，要实现聚氨基酸的产业化，就要使产物相对分子质量可控，尤其是要制取超高相对分子质量的产物，但前提必须要解决三个技术难点：一是氨基酸聚合是一个新领域，当时菌种缺乏，合成机理不清楚；二是其工艺过程不好控制，生物聚合需要大量氧气，但高分子发酵是高黏体系，二者相互矛盾；三是高品质产品获取十分困难，产物过于粘稠，菌体杂质包裹严重，产品品质难以保证。而上述这些都不利于聚氨基酸的工业化。

困难越多，动力越强，为解决这些难题，冯小海所在科研团队致力于聚谷氨酸和聚赖氨酸的基础和产业化研究：为提高菌种生产聚氨基酸的浓度并获得所要的相对分子质量，他们采用同位素示踪法和代谢组学技术构建了聚氨基酸精准的代谢网络，发现聚氨基酸菌同时存在聚合酶和降解酶这两个关键酶的特有现象，并在国际上率先对聚赖氨酸菌的基因组进行测序，解析并揭示了两个酶的基因详细信息和功能。

基于以上新发现，团队还发明了以降解酶为“开关”调控产物相对分子质量和浓度的育种新技术，有效解决了聚氨基酸菌种筛选方法及高效菌株获取问题。在生产过程中，聚氨基酸发酵液黏度高，菌体去除困难，产物相对分子质量大，难以成型。研究团队又采用酸化降黏、吸附过滤手段去除蛋白菌体等杂质，并用超滤技术浓缩，获得了高纯度的产品。他们还创新采用醇析-盐析复合成型技术获得聚氨基酸晶体，该技术解决了高纯度产品获取、成型以及低值原料高效利用等问题。2014年，冯小海团队的“功能性高分子聚氨基酸生物制备关键技术与产业化应用”荣获国家技术发明二等奖。

坚持自主创新 塑造民族品牌

当前，轩凯生物建成了全球最大的聚氨基酸研发与生产基地，拥有6台60吨级发酵罐、4台40吨级发酵罐，其中聚谷氨酸产能居世界之首，并受邀成为聚谷氨酸行业标准起草组长单位。此外，企业还形成了聚氨基酸系列产品——农业级聚谷氨酸、化妆品级聚谷氨酸、食品级聚赖氨酸，是中国产能排名前三的微生物菌剂供应商；中国最大全水溶液体高端微生物菌剂生产商。

冯小海科研团队创造性的将聚谷氨酸应用于肥料增效，聚谷氨酸新型肥料的推广获得了2018年度农业科技产学研合作示范项目的大力支持。作为新一代化肥增效剂，增效肥料累计服务总量超过750万吨，轩凯生物的聚谷氨酸产品已累计推广面积1.5亿亩，累计新增产值100亿以上，创造了巨大的经济效益和良好的社会效益。

谷乐丰-以其独到的产品表现一经上市就被广大农民高度认可，“谷乐丰收 丰收中国” ！不断追求卓越的轩凯生物，秉承着自主创新的发展理念，依托南京工业大学材料化学工程国家重点实验室、国家生化工程技术研究中心，在浓厚的科研与创新气息之中，坚持走自主创新之路，在成为全球最大、最专业的绿色助剂服务供应商的道路上不断前行。

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