改革前發明的維生素C生產二步發酵法

1986年，來自媒體的一則消息引起了國內外的廣泛關註：由中科院微生物所和北京製藥廠聯合研究發明的用於維生素C生產的二步發酵法新技術，以550萬美元的價格轉讓給(瑞士的)一家國際著名（世界級）製藥公司。這一技術的出口交易額不僅創造了當年中國最大技術出口交易額的紀錄，即使到今天在中科院系統也無出其右者。當年參與研究發明的一位主要發明人說，上世紀80年代中期，我國的技術出口還處於起步階段，用於維生素C生產的二步發酵法技術的成功轉讓，不僅為祖國爭了光，也使研究所上下人心大振，科研信心倍增。如今從國家正式頒布發明的1980年算起已25年過去了，國內有關製藥廠仍然都使用二步發酵法這種新工藝進行維生素C生產，一直在創造著巨大的經濟效益和社會效益。為了紀念這項偉大的科研成果的誕生，進一步宣傳中科院的知識創新工程，日前記者就二步發酵法生產維生素C的問題採訪了中科院微生物研究所的有關人員。   


        從國家需要出發立項研究   

        維生素C是人體營養必需的一種維生素，生理作用廣泛，它不僅作為重要的醫藥產品用於治療多種疾病，也廣泛應用於食品、飼料及化妝品中。上世紀60年代末，北京製藥廠有關技術人員向微生物所（求援，）提出了（希望能夠幫助）改革維生素C生產老工藝的迫切要求（過程中產生的噬菌體問題，研究所很快就幫助解決了這個問題）。   

        傳統生產維生素C的方法是1933年德國人發明的的「萊氏化學法」，它需要經過五道工序（一步發酵、酮化、氧化、轉化和精製），連續操作有困難，生產中不僅伴有大量有毒氣體和「三廢」的產出，而且對生產環境有嚴格的防火防爆安全要求。在第一次幫助廠里解決技術難題的過程中，所里的科研人員了解維生素C對國民生活健康的重要性，國家對維生素C有需求，企業又急需新工藝的情況后，決定下功夫去攻克這個難題。在經短暫的準備后，1969年2月，科研人員開始向這個難題發起挑戰。在當時的大環境下，科研人員利用一切可利用的時間，查閱了大量的國內外文獻資料，通過分析，決定另闢蹊徑走一條以生物氧化代替化學氧化的全新工藝路線：以第一步發酵所得的L－山梨糖為原料，一株氧化葡萄糖酸桿菌（「小菌」）和一株假單胞桿菌（「大菌」），大小兩種菌自然組合的混合菌株再進行第二步發酵生成（-）2-酮基-L-古龍酸，再進行轉化精製得到維生素C。這個混合菌是整個技術的關鍵所在，它是在科研人員艱苦卓絕的努力和頑強鑽研的毅力支持下，經過無數個不眠的日日夜夜的反覆實驗，最終在大量的土壤樣品中獲得。1972年在北京製藥廠完成了小試和中試。1974年，二步發酵法生產維生素C中間體—2-酮基-L-古龍酸的方法通過國家有關部門組織的鑒定，1976年，上海第二製藥廠首先使用全新的生產工藝開始試驗性生產維生素C，開始階段出現了生產不穩定的問題，微生物所的研究人員及時總結經驗又協助廠方對菌種生長規律和發酵條件繼續進行研究，並在50噸大罐中擴大試驗，獲得了明顯的效果，生產走向穩定正常。1980年4月，二步發酵法生產維生素C中間體—2-酮基-L-古龍酸的方法被當時的國家科委發明評選委員會評為發明二等獎。該項發明經過微生物所和有關藥廠的密切合作，經多年反覆實踐，技術不斷成熟，終於達到了國際先進水平。   


        顯著的經濟效益和社會效益   

        與國際上同類工作先進水平比較，微生物所等單位所發明的用於維生素C生產的二步發酵法，具有4大優勢。1.  以生物氧化代替化學氧化，省掉了酮化反應；2.  節約了大量易燃、易爆、有毒的化工原料，大大減少了「三廢」處理，改善了勞動條件，利於安全生產；3.  減少工業用糧、生產工序和生產設備，縮短了生產周期，降低了原料成本；4.  與國外二步發酵法比較，其發酵規模和產酸量均居領先地位。以當年北京製藥廠年產150噸維生素C車間為例，採用二步發酵法新工藝后，每年可節約丙酮297噸（相當於237.8萬斤糧食）；節省其他化工原料2600多噸和主要設備58台；降低了原料成本10%。據報，目前國內已有年產3萬多噸維生素C的生產能力，若全部開動生產，其產生的經濟效益和社會效益、生態環保效益是無法估量的。   


        「搞科研是需要鍥而不捨精神的」   

        談及當年研究試驗時，被採訪的發明人說：「搞科研是需要鍥而不捨的精神的」，當時的儀器設備、環境、資料等條件比不了現在，開始有一段時間，研究進行了7個月沒有突破，壓力很大，但大家從來沒有動搖過信心，最緊張的時候曾連續9天上夜班，兢兢業業工作，不斷調整思路，從採集的670個試樣中分離得到1615株利用L－山梨糖的細菌，最後終於選出一株產酸「優」菌（N1197A），試驗成功了。通過參與研究這個項目我深深感到「科技是第一生產力」的巨大威力。現在科技人員所想的不僅僅是只要把論文寫出來發表了就行了，而是重在實踐，重在能夠把自己的成果轉化為現實的生產力。科研工作是探索未知的，技術是為社會服務的，理論研究和應用研究二者都要重視。科研人員要始終繃緊一根弦，時刻關注國家需要；要有大膽創新的勇氣和智慧，十分重視關心國家需要，這樣才能在自己的工作崗位上為國家多做貢獻。微生物所創新文化和所史辦公室主任戴秀玉說，維生素C生產的二步發酵法的發明在微生物所發展歷史上具有里程碑的意義，今年正值該發明獲獎25周年，重溫歷史，激勵後人再創輝煌，對我們所來講更有現實意義。   

        營造良好的科研軟環境做大做強微生物研究   

        現任所長高福雖然從海外歸來上任不到一年，但提起維生素C生產二步發酵法來，他興緻勃勃地說，這段歷史可以說是微生物所史上最精彩的一頁！無論是項目的產業化推廣還是老科學家的勤奮敬業鑽研精神都是值得我們認真總結和學習的。高福說，我覺得一個研究所或者一個單位，需要有良好的軟環境，才可能成就一件事情。軟環境是什麼？軟環境就是文化、歷史、凝聚力等綜合因素。一個研究所如果沒有一定的凝聚力，科研肯定搞不好。研究所的管理是需要文化來統領的。首先我們要想辦法繼承發揚微生物所的傳統。我們現在提出，跟微生物所有關的人員，不管是已經過世的還是現在活躍在學術界的，主編出版過的書都應該在圖書館有一種表現，這代表一種文化和歷史。這裡邊一方面體現在無形的底蘊裡邊，另一方面有文字記載的東西，這是很重要的，還可以鼓勵後人，激勵後人有一種油然而生的榮譽感。最近，為了加強學術氛圍，為了把所里的基礎研究更進一步提升，另一方面更尊重歷史，我提出開展系列學術講座，以第一屆所長名字命名為「戴芳瀾講座」，一方面讓大家記住歷史，記住前人對工作的貢獻，關鍵還是激勵後人，只要你認真工作，為研究所，為科學院，為科學，為國家做出了貢獻，後人是不會把你忘記的。   

        高福說，相對來說硬體容易一點，只要我們下決心，院里支持，國家支持，有經濟條件就能達到，現在從中央到科學院的領導都提出，除了事業留人，適當的生活待遇也要留人。軟環境需要時間，我們在積極推動這方面的事情。我們也在向好多做得非常好的研究所學習。如果我們把科學研究的氛圍搞得不錯，創造一個好的軟環境，大家都來扎堆，到一個地方搞研究，就會吸引一部分人才加盟我們的隊伍。   

        高福說，前不久全國人大常委會副委員長、中科院院長路甬祥同志還來微生物所參觀視察，並對微生物所的發展做出了重要的指示：「微生物所的發展要考慮從單純的學科、學術的角度走出來，把微生物研究與發展放在生命的產生、演化與發展的整  個系統中考慮，放在地球的生態環境體系中考慮，放在當今與未來我國農業、工業、經濟與社會發展的全局上考慮。」在面向國家戰略需求，面向國際科技前沿等方面，微生物所要充分發揮自身在學科中的骨幹作用、引領作用，不斷探索新的適合研究所長遠發展的機制和途徑，為我們國家建立可持續發展的和諧社會做出獨特的貢獻。我們微生物所擁有的物種、資源量是亞洲第一，這一點是我們的優勢，我們要利用好這個優勢，想辦法把資源利用起來。作為微生物最簡單來說，先有分類，這就是資源，首先有資源才可能做好多的研究，微生物資源這一塊非常非常重要，有了資源，微生物能幹什麼，馬上問這幾個問題，加強兩個優勢學科，微生物可以做好事，那是工業、環境、農業，這是環境微生物、農業微生物，還有工業微生物，像我們國家的能源問題，以微生物為資源，一個是做好事，有些東西暫時不可能國家需求能達到，考慮國家的戰略需求。最近我們部署要有生物材料，尤其是生物能源的預研究。作為微生物所必須有所布局，為國家的戰略需求想好，四年不行，八年，八年不行十年，但是必須有儲備，微生物這個學科應用方面，從學科布局上，在「百人計劃」招的時候，這個東西是和國家戰略需求、和國際的前沿相吻合的。我原來在英國，我要寫項目申請，最後也得要說我這個東西將來有什麼應用，要說我寫了，研究來研究去，將來應用價值很遠的，一般也不聘你。搞病毒的，我做完以後，可能對控制艾滋病，這是全球很擔心，或者預報非典有什麼作用，走到最後技術跟應用結合，需求還是一致的，到英國有英國的需求，美國有美國的需求，從需求找國際前沿。傳統的學科不在於保持或者是繼承，而是在於怎樣與時俱進利用和發展它，發展才有生命力。   

        高福表示，我們將通過上下齊心協力營造一個良好的科研軟環境，建立一支年輕活躍、精幹高效的科研隊伍，把每一個人的積極性都調動起來，經過我們持續不斷的努力使微生物研究成為一項真正意義上的「高科技、大產業」。   



（註：維生素C生產的二步發酵法主要發明人：中科院微生物研究所：尹光琳，陶增鑫，嚴自正，北京製藥廠：寧文珠，王長會，王書鼎）

[ 本帖最後由 愛華 於 2007-7-24 10:46 編輯 ]

中國現在生產的VC佔世界市場的80%，靠的就是這個。