近日，福建中煙工業(yè)有限責任公司自主研發(fā)的FX-1固態(tài)生物酶制劑實現(xiàn)產業(yè)化應用，相關產品正式投產。

近年來，在“大品牌、大市場、大企業(yè)”戰(zhàn)略引領下，卷煙工業(yè)企業(yè)對優(yōu)質煙葉原料需求不斷增加，原料供需結構性矛盾日益凸顯。

利用生物酶處理卷煙原料，是提高原料品質的一個新途徑。福建中煙副總經理林榮欣表示，原料保障對企業(yè)高質量發(fā)展有著重要作用，原料領域相關技術研究潛力巨大、大有可為，要集中優(yōu)勢資源推動相關技術研究的開展，加快成果轉化，打通原料技術應用的“最后一公里”。

2010年，福建中煙啟動煙草生物技術研究；2019年，福建中煙建立“基于提升卷煙原料使用價值的生物技術應用研究”重大專項項目組，與高校及科研院所合作，借力發(fā)力，以此打開研究局面。

反復驗證 不棄不餒

項目組廣撒網，搜羅了全國多地不同特性的煙葉原料，從中分離純化出1000余株可培養(yǎng)微生物，以找到理想的酶原料。

“為了篩選到能降解纖維素和淀粉等大分子物質的微生物菌株，大伙兒扎進實驗室里，與儀器做伴、與數(shù)據(jù)為伍。”項目組成員、福建中煙技術中心原料研究部副主任陳義強說。

經過多年努力，項目組篩選出50余株煙草大分子降解微生物，從中優(yōu)選出一系列能夠提升煙葉醇化效率和品質的功能性菌株，按功能分類對菌株進行鑒定和保藏，初步形成了一個專屬的微生物資源庫。篩選出合適微生物，才能從中分離出有效的生物酶。

不同微生物有不同脾性、不同生長周期。

因此，項目組成員常常泡在實驗室，兩人一組，幾天幾夜不間斷地取樣，只為畫出微生物生命曲線，找到其生命活力最旺盛的時期。

項目組在不同原料上反復驗證，最終精選出一株能顯著提高卷煙原料品質的功能菌株，通過發(fā)酵時間、溫度、培養(yǎng)基組分等研究，掌握了最佳發(fā)酵工藝條件，從目標菌株中分離制備出了液態(tài)酶制劑。

“液態(tài)酶制劑生性敏感，對貯存環(huán)境、運輸條件、使用方法都極為挑剔，而固態(tài)酶制劑則相對穩(wěn)定高效，易貯存、易運輸，要想在卷煙生產各個環(huán)節(jié)應用生物酶制劑，轉變其物理形態(tài)勢在必行。”項目組成員、福建中煙技術中心原料研究部員工龍騰說。

在實驗室及中試條件下，項目組邊試驗邊摸索邊總結，取得了從無到有的新突破。通過對目標菌株進行遺傳背景分析、發(fā)酵條件優(yōu)化、酶學特性分析、酶分離純化及制備等系統(tǒng)研究，項目組終于成功研制出福建中煙第一款具有完全自主知識產權的固態(tài)酶制劑——FX-1。

還來不及細品階段性成功的喜悅，下一道難題亟待解決——固態(tài)酶制劑如何實現(xiàn)規(guī)模化生產？中試生產試驗是繞不開的環(huán)節(jié)。

2020年年初，項目組正緊鑼密鼓開展FX-1固態(tài)酶制劑中試生產試驗，疫情的突襲導致合作單位人手不足。“研究進度不等人，我們項目組成員立馬赴合作單位頂上，既當技術員又當操作工。”龍騰說。經過數(shù)月鏖戰(zhàn)，項目組終于攻克了固態(tài)酶制劑中試生產難題。2020年10月，第一批次FX-1固態(tài)酶制劑工業(yè)化生產試驗正式開始。

在工業(yè)化生產試驗中，項目組成員不斷調整參數(shù)，但得到的全是奇形怪狀的酶塊，且得率低，改善效果始終不達標，大家臉上布滿愁容。

“別灰心，先前攻克了一道道難關，靠的就是大家頑強的韌勁和不服輸?shù)臎_勁，這次也一樣，大家鼓起干勁、繼續(xù)攀登！”陳義強為大家鼓勁。

成員們快速調整情緒，一邊翻查資料，一邊與專家進行頭腦風暴，集中火力解決固態(tài)酶脫水成粉又不失活的問題。采取工藝優(yōu)化和設備改造雙管齊下的方式，經過無數(shù)輪發(fā)酵工藝、噴霧干燥、膜過濾精制工藝優(yōu)化試驗，2021年元旦前夕，他們終于實現(xiàn)了FX-1固態(tài)酶制劑的工業(yè)化生產，這使項目組人員信心大增。

順利投產 轉化成果

然而，光靠實驗室的突破不足以支撐產品創(chuàng)新，還必須將科研成果與現(xiàn)實應用環(huán)境及卷煙產品相結合，讓創(chuàng)新發(fā)揮倍增效應。

成員們隨即開展FX-1固態(tài)酶制劑在卷煙原料上的應用研究。“直接作用于煙絲，綜合效益的確最大，但是高風險與之并存。”項目組成員馬鵬飛介紹，“再造煙葉則不同，其生產線工藝匹配度及原料特性，決定了用現(xiàn)有生產設備即可實現(xiàn)固態(tài)生物酶制劑的添加，實現(xiàn)技術與生產有效結合。”

說干就干，項目組將實驗室搬到金閩公司。面對新問題，生物酶制劑的添加量應設定為多少沒有可參考的數(shù)值，需要項目組從實踐中獲得。

既然生物酶制劑有助于提高煙葉品質，理應越多越好。他們逐步加量，結果卻適得其反。“加量不行，試試減量呢？”馬鵬飛提出建議。

于是，他們將生物酶制劑添加量逐次遞減。大家三天三夜蹲守在車間，每兩小時取一次樣，以感官品吸為主，輔以化學數(shù)據(jù)監(jiān)測，以此判斷生物酶制劑是否有效發(fā)揮效用。

功夫不負有心人。今年8月，第一批添加了生物酶制劑的再造煙葉順利投產，福建中煙也迎來又一個技術創(chuàng)新、成果轉化的重要時刻。

生物酶制劑應用在同等質量煙葉原料中能降低成本，應用在同等成本煙葉原料中能提高其質量，可以顯著提升經濟效益，助推企業(yè)高質量發(fā)展，為激發(fā)品牌活力注入科技新動能。