中科康源三大核心技術 一場關于菌種的“選秀”

文│本刊記者 王芳

中科康源（唐山）生物技術有限公司董事長張東遠

秀場如戰場，能在選秀場上從萬人中脫穎而出，代表了最強的才藝實力，也能得到更多的發展機會。其實，這種選秀模式早已被科學家應用到了微生物界。比如，給發酵飼料的菌種也來了一場大規模、高規格的“選秀”，從而篩選出最適合、最獨特的菌種。中科康源（唐山）生物技術有限公司（以下簡稱“中科康源”）董事長張東遠就做了這樣的嘗試。他依托中國科學院天津工業生物技術研究所獨立研發的微流控高通量篩選技術，實現了菌種的大批量自動化篩選。于是，在普通人看不到的細胞里，一場不輸于電視節目的“選秀”正轟轟烈烈上演。

一、發酵飼料—找到那個明星“菌種”有多重要

自然界的菌種，在長時間馴化過程中不斷進行突變，從而逐漸異化出來某一個菌種或者某一個品種，對其進行工業生產，就成為了具有多種功能的生物飼料。隨著生物飼料的價值被越來越廣泛的認可和驗證，各種各樣的發酵飼料產品層出不窮。發酵飼料是微生物及其代謝產物作用的結果，這其中菌種的選擇是關鍵。一款好的發酵飼料，首先要有一個獨特的菌種，因為菌種決定了產品的品質與性質。這涉及兩個關鍵點：第一，只有優秀的菌種，才能通過發酵工藝和設備獲得理想的發酵產品。經過無數次的對比實驗發現，強壯的菌種增殖效果快、自身蛋白含量高、性能穩定，生產出來的生物飼料活性狀態好、耐受能力強，更有利于動物的消化吸收及生長性能的提高。如果說優秀的菌種能將飼料的價值發揮至200%，那么羸弱的菌種對飼料的價值則是不升反降。例如霉變、致病等因素，都是不良菌種的致命危害。所以，優秀的菌種是實現生物飼料理想水平的關鍵。第二，不同菌種作用不同，如有的菌產酸，有的菌產糖，有的菌產氣。產品需要具備什么功能，就要選擇相應的菌種。可以說，菌種是發酵技術的源頭，也是發酵技術的核心。因此，發酵飼料的菌種選擇其實是一個非常值得深究的課題。

發酵飼料是一項重研發的產業。縱觀當下的發酵飼料市場就會發現，國外的生物飼料由于產業比較成熟，因而目前國內在售的高端發酵飼料主要以國外產品為主；而國內大多數生物飼料產品由于技術落后、專業人才少，規模小而散，整體發展空間還很大。這跟國內產品在菌種選擇及活性控制上的科技水平和能力有很大關系。

自然界中的菌種微生物千千萬萬，如何才能“海選”出最想要的那株？這是一項非常浩大的工程，不過，通過科技手段似乎已有更好的解決途徑。

二、菌種選育—細胞工廠的明星菌種“選拔賽”

張東遠主要從事菌種選育和發酵工藝優化等工作。他深入研究20余年，致力從生物技術的角度提高飼料營養價值和動物生長性能。

在張東遠看來，找到一個好的菌種，與買彩票沒有區別。傳統的菌種篩選方法，是通過誘變育種的方式，加快菌種的突變速度，從而對其進行實驗篩選。熟練的科研人員操作的話，基本可以實現1000個/年/人的篩選速度。這樣的速度，可以說非常慢，很難一下子找到合適的菌種。所以，科研界一直稱其為制約生物產業發展的“卡脖子”問題—解決不了篩選速度，就實現不了穩定高效的生物飼料生產應用。而依托中國科學院天津工業生物技術研究所的專利技術—多因素組合誘變及微流控高通量篩選技術，實現了1萬個/分/臺機器的篩選速度，相比于目前傳統菌種的人工選育速度提高了千萬倍，在國內處于領先水平。

微流控高通量篩選，是中國科學院天津工業生物技術研究所具有自主知識產權的一項高端前沿技術。截至目前，其所研制高通量單細胞檢測儀器為國內首創；在世界范圍，哈佛大學研制了基于微流控芯片液滴技術的超高通量篩選平臺。基于此，依托中國科學院天津工業生物技術研究所平臺技術，對于外分泌代謝產物益生菌菌種的篩選，張東遠帶領中科康源的研發團隊首創建立了微流控高通量篩選技術，通過包膜微發酵和代謝產物可視化，實現了人工智能的自動化快速篩選。有了速度和質量，其發酵生產的生物飼料也具備了更高的品質保證。

透過微流控高通量篩選機的可視化小窗口，可以清晰地看到，一個個圓滾滾、滴溜溜的小菌種“士兵們”，正列隊前進，過程中被不斷包膜、發酵，有的繼續前行、有的被導入特定的軌道……張東遠戲謔地將其稱為“細胞工廠的明星菌種選拔賽”。

三、中科康源—工業生物技術讓養殖更科技

不管是行業內還是行業外，再到科技行業的高通、谷歌，以及農牧行業的大連三儀、科前生物，隨著一批又一批科學家創業公司的成功，目前人們已經不會再會對科學家的創業提出異議：是他們以尖端科技，推動了這個時代的產品創新和進步。

在多年的不懈努力下，我國工業生物技術的研究和應用已經取得了長遠進步，與此同時，我國的產業升級也已經進入了深水區。在醫藥、能源領域，我國的生物技術產業已經走在世界前列，但是在農牧產業，卻與工業生物技術有著嚴重的信息隔閡，特別是養殖領域，亟待新技術、新產品的注入和升級。

科技是第一生產力。作為科學家創立的生物技術企業，這句話在生物飼料的菌種選育方面，被體現得淋漓盡致。自2018年創立以來，中科康源依托中國科學院天津工業生物技術研究所先進的工業生物技術體系，秉持“工業生物技術，改變養殖未來”的企業宗旨，一直致力工業生物技術的落地轉化應用。中科康源依托中國科學院專利技術，從生物飼料的本質出發，更注重菌種活性而非數量，通過機械技術與智能篩選設備進行菌種發酵誘變，自動識別篩選優良菌種，效率快速提升；采用雙階段液體發酵和固態誘導發酵的三段發酵工藝，平衡了菌種營養生物和代謝生長，與此同時，利用多尺度數學模型優化的產物誘導工藝并自動化控制，嚴格監控發酵工藝中的關鍵節點，完成生物發酵產品的標準化生產；利用專用酶解技術，根據底物的特異性定向開發了纖維素復合酶技術，專門對于秸稈類纖維，可實現飼料中的玉米部分替代，是名副其實的降本增效的“生物黑科技”。中科康源通過菌種選育技術、智能發酵技術、專用酶解技術三大核心技術實現產品的高品質，降低養殖成本，提高養殖水平。這不僅是中科康源讓科技為生物飼料產品的高品質賦能，做出真正高端發酵飼料的原因和實力，也是張東遠作為一名科學家對科技的敬畏與尊重。