維生素C是一種人體必需但卻不能自身合成的維生素，必須從外界攝入，但維生素C生產(chǎn)卻是一個(gè)規(guī)模龐大、廢棄物排放量偏高的產(chǎn)業(yè)。

為此，中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所（以下簡稱沈陽生態(tài)所）聯(lián)合東北制藥集團(tuán)股份有限公司（以下簡稱東北制藥）進(jìn)行攻關(guān)，從源頭上減少了維生素C生產(chǎn)過程中大宗廢棄物排放難題。沈陽生態(tài)所研究員徐慧在接受《中國科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)說：“我們通過對(duì)維生素C新技術(shù)的開發(fā)，為其生產(chǎn)帶來一場徹底的‘瘦身’革命。”

發(fā)酵廢液排放的困擾

當(dāng)前，維生素C已廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥保健品、飼料和化妝品等領(lǐng)域。徐慧告訴記者：“我國維生素C年產(chǎn)量約為12萬噸，占世界總產(chǎn)量的95%以上。然而，維生素C生產(chǎn)中會(huì)形成大量廢棄發(fā)酵醪液。”

東北制藥總廠（東北制藥集團(tuán)股份有限公司前身）作為我國生產(chǎn)出口維生素C*大的廠家，每年產(chǎn)生的廢棄醪液達(dá)1.5萬噸。東北制藥集團(tuán)股份有限公司207分公司副總經(jīng)理胡昊告訴記者：“該醪液呈灰褐色、黏稠狀，COD（有機(jī)物污染參數(shù)）值為7萬~10萬毫克/升，其主要成分是維生素C生物發(fā)酵生產(chǎn)工藝中的剩余微生物菌體蛋白和培養(yǎng)基等，這樣的排放問題一直困擾著我們。”

不難發(fā)現(xiàn)，我國在維生素C生產(chǎn)過程中，資源利用集約度和環(huán)境友好度尚較薄弱，并且存在發(fā)酵廢液含量高、處理難等難題。

攜手東藥聯(lián)合攻關(guān)

幾十年來，東北制藥總廠生產(chǎn)的維生素C一直是我國重要的出口創(chuàng)匯產(chǎn)品，產(chǎn)品銷往歐美，為國家創(chuàng)造了巨額外匯，也為遼寧省經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。

自1996年起，市場發(fā)生了突然變化，以羅氏為首的西方大公司聯(lián)手控制市場，大幅降低價(jià)格，維生素C由原來的12美元/公斤降至5～6美元/公斤，以后不斷降至3.5～4美元/公斤，降幅近70%。“我國維生素C產(chǎn)業(yè)發(fā)展嚴(yán)重受阻，企業(yè)的生存受到威脅。”胡昊說。

為擺脫困境，重振發(fā)展，東北制藥亟須迅速提高產(chǎn)品的科技水平，沈陽生態(tài)所與東北制藥總廠在遼寧省、沈陽市科技管理部門的領(lǐng)導(dǎo)下，共同承擔(dān)了以提高萬噸維生素C二步發(fā)酵轉(zhuǎn)化效率為中心的“維生素C新技術(shù)開發(fā)”重大科技攻關(guān)任務(wù)。

據(jù)悉，雙方組成的聯(lián)合小組經(jīng)4年不懈攻關(guān)，成功達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了萬噸維生素C工程設(shè)計(jì)規(guī)模，總收益率由51%提高至60%，成本下降41%，產(chǎn)量增至11500噸，當(dāng)年獲產(chǎn)值6.93億元，利潤3000萬元，創(chuàng)匯5000萬美元。

徐慧回憶道：“沈陽生態(tài)所與東北制藥總廠合作完成項(xiàng)目，不僅有力地提高了產(chǎn)品在國際市場的競爭力，還通過合作受到了遼寧省、沈陽市領(lǐng)導(dǎo)的高度評(píng)價(jià)，1999年該項(xiàng)目被評(píng)為遼寧省產(chǎn)學(xué)研十佳典型。”

其實(shí)，東北制藥與沈陽生態(tài)所的合作可以追溯到“七五”期間，雙方開展了高產(chǎn)菌株選育研究，篩選了30余株可供發(fā)酵的伴生菌。“八五”期間，雙方承擔(dān)國家攻關(guān)課題“古龍酸深層發(fā)酵及多維固體發(fā)酵新工藝”，研究了發(fā)酵中古龍酸合成酶的作用機(jī)制，揭示了其生物合成機(jī)制及控制條件。“九五”期間，雙方承擔(dān)遼寧省重大科技攻關(guān)項(xiàng)目“提高萬噸古龍酸發(fā)酵生產(chǎn)率”，研究了混菌代謝的生態(tài)調(diào)節(jié)并建立了發(fā)酵新工藝。“十五”期間，雙方承擔(dān)沈陽市科技局重大項(xiàng)目“古龍酸發(fā)酵新菌種篩選”，從不同屬的芽孢桿菌備選菌株種中選育高效伴生株，后來，“神舟7號(hào)”衛(wèi)星曾搭載東北制藥的備選菌株上天，實(shí)施太空誘變育種，獲得古龍酸高產(chǎn)菌5株。

2008年，東北制藥與沈陽生態(tài)所聯(lián)合啟動(dòng)院地合作研發(fā)課題“維生素C高效菌種及發(fā)酵技術(shù)構(gòu)建”項(xiàng)目，在優(yōu)良菌種選育、一步高山梨醇濃度連續(xù)發(fā)酵、二步高山梨糖濃度高溫發(fā)酵技術(shù)等方面均取得良好進(jìn)展或突破。

未來經(jīng)濟(jì)效益可觀

合作至今，雙方在維生素C發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域的研究成果已獲多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)，如：萬噸維生素C工業(yè)化技術(shù)于2002年獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，維生素C一步高濃度連續(xù)發(fā)酵新工藝于2013年獲遼寧省科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、維生素C二步發(fā)酵衛(wèi)星搭載菌及其適宜工藝于2006年獲遼寧省科技進(jìn)步獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)，維生素C新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化于2007年獲遼寧省科技成果轉(zhuǎn)化獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)等。

徐慧介紹道，上述成果現(xiàn)大多已應(yīng)用于生產(chǎn)，提高了發(fā)酵效率、降低了生產(chǎn)成本，減少了COD排放，提高了企業(yè)的核心競爭力，帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。沈陽生態(tài)所也在合作過程中得到了發(fā)展，如，改善了實(shí)驗(yàn)條件、壯大了研究隊(duì)伍、增強(qiáng)了學(xué)科建設(shè)。

現(xiàn)在，為響應(yīng)中央關(guān)于《加速推進(jìn)“中國制造2025”》戰(zhàn)略，雙方從2010年起開展了在大宗廢棄物資源化再利用技術(shù)方面的合作開發(fā)，目前已經(jīng)在“廢菌渣制備菌體蛋白項(xiàng)目”和“廢母液回收古龍酸鈉項(xiàng)目”上取得了突破性進(jìn)展。

徐慧稱，這兩個(gè)項(xiàng)目的工程建設(shè)將在近期開始實(shí)施，并于2018年底完工。“項(xiàng)目實(shí)施將從源頭上減少大宗廢棄物排放，意味著維生素C生產(chǎn)開始步入集約化、綠色化、智能化的升級(jí)通道。”

胡昊認(rèn)為：“雙方在多年合作中，密切配合、協(xié)同作戰(zhàn)、相互促進(jìn)、共同提高、互惠共贏，不僅提升了企業(yè)科技含量，也提升了中科院的研發(fā)水平和智力資源的產(chǎn)學(xué)研轉(zhuǎn)化經(jīng)驗(yàn)。”