科技日?qǐng)?bào)7月15日訊（記者 何星輝）“明早我去實(shí)驗(yàn)室看結(jié)果。如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想，我們?cè)儆懻撔薷姆桨?。”晚?0點(diǎn)，華南理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院教授葉健文給學(xué)生發(fā)完微信，結(jié)束了一天的工作。
“實(shí)驗(yàn)按周排期，本周應(yīng)該把菌株‘養(yǎng)’好。不過，辛苦設(shè)計(jì)出來的菌株，表現(xiàn)不及預(yù)期也是常有的事。做科研得有顆平常心?！比~健文對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者說。
在夜色中，葉健文向記者回顧了近年來在合成生物學(xué)領(lǐng)域的工作。他圍繞微生物細(xì)胞工廠設(shè)計(jì)和下游工業(yè)應(yīng)用，不斷發(fā)掘嗜鹽單胞菌、大腸桿菌等微生物的潛力?！澳壳?，我做的工作是用低成本菌株‘養(yǎng)’出綠色材料，并推動(dòng)相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化?！比~健文說。
日前，葉健文獲得廣東省科技成果轉(zhuǎn)化促進(jìn)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。
培育細(xì)菌中的“藏獒”
石油基塑料是以不可再生的石油為原料，具有耐用、防水、成本低等特性，應(yīng)用范圍十分廣泛。不過，這種塑料在自然環(huán)境下經(jīng)過數(shù)百年都可能不被分解。而生物塑料不以石油為原料，可降解，但生產(chǎn)成本較高。
葉健文介紹，國(guó)外科研團(tuán)隊(duì)利用海藻水解產(chǎn)物生成了一種名為聚羥基脂肪酸酯（PHA）的聚合物。用這種聚合物制成的生物塑料制品，其產(chǎn)生的垃圾廢物不僅沒有毒性，還可以變成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被微生物分解利用，并回饋到自然環(huán)境中。
“聚羥基脂肪酸酯雖然優(yōu)點(diǎn)突出，但成本較高，難以大范圍普及。我們團(tuán)隊(duì)想找到一種既有‘天賦’又具性價(jià)比的微生物，用它來生產(chǎn)聚羥基脂肪酸酯，把成本‘打’下來。”葉健文說。
葉健文團(tuán)隊(duì)將目光投向嗜鹽單胞菌?！笆塞}單胞菌被稱為細(xì)菌中的‘藏獒’，可以在極端惡劣的環(huán)境中生存并快速生長(zhǎng)，且不容易被其他微生物污染。”葉健文說，他希望，經(jīng)基因改造和發(fā)酵優(yōu)化的嗜鹽單胞菌，能夠助力破解聚羥基脂肪酸酯成本難題。
想法美好，現(xiàn)實(shí)卻很“骨感”。
“嗜鹽單胞菌的基因改造，此前一直不被學(xué)界看好，可供參考的文獻(xiàn)非常有限。”葉健文介紹，在經(jīng)歷多次失敗后，他無意中從掛在實(shí)驗(yàn)室墻上的代謝通路“地圖”獲得啟示，用新方法對(duì)嗜鹽單胞菌進(jìn)行了基因改造。
然而，進(jìn)入中試階段后，難題又接踵而至。在此期間，為了解決技術(shù)難題，葉健文創(chuàng)下了連續(xù)70多個(gè)小時(shí)不眠不休的紀(jì)錄。
“有時(shí)，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室已經(jīng)培養(yǎng)出可以用于生產(chǎn)的工程菌，但當(dāng)把它拿到中試車間，品質(zhì)會(huì)下降很多。我們就需要重新調(diào)整，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程被拖慢。”葉健文說。
打通“最后一公里”
葉健文回憶，有時(shí)絆住他們的只是一個(gè)小問題，但解決起來卻非常不易。
“我們團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)大生產(chǎn)發(fā)酵罐時(shí)，苦于不知道該把它設(shè)計(jì)成什么形態(tài)?！比~健文說，“細(xì)菌在里面怎么活動(dòng)、內(nèi)部溶液是否受熱均勻……這些問題我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)都要想到?！?/p>
像這樣的問題，葉健文已經(jīng)記不清團(tuán)隊(duì)遇到過多少?！坝龅揭粋€(gè)就解決一個(gè)，辦法總比困難多。我們團(tuán)隊(duì)上下都是樂天派?！彼f。
遇到的問題多了，葉健文就開始總結(jié)。他和團(tuán)隊(duì)成員把解決思路和相關(guān)數(shù)據(jù)整理出來，建立起一套理論計(jì)算模型。
“有了這個(gè)模型，基因改造和發(fā)酵優(yōu)化的效率會(huì)大幅提升?！比~健文說。
2023年，葉健文聯(lián)合多家單位完成了聚羥基脂肪酸酯連續(xù)高密度發(fā)酵生產(chǎn)以及分離純化。這項(xiàng)利用嗜鹽單胞菌發(fā)酵生產(chǎn)聚羥基脂肪酸酯的技術(shù)，相較目前國(guó)內(nèi)外傳統(tǒng)技術(shù)，可將聚羥基脂肪酸酯生產(chǎn)成本降低至少35%。
接下來，葉健文和團(tuán)隊(duì)要讓成果實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)到工業(yè)化量產(chǎn)，這中間存在一段空白地帶。要想順利完成過渡，需要反復(fù)驗(yàn)證和大量資金投入。這段空白地帶被形象地稱為科技成果轉(zhuǎn)化的“死亡谷”。
“實(shí)驗(yàn)室提供的是理想條件。到了量產(chǎn)階段，我們要面對(duì)更復(fù)雜的情況，要考慮空氣質(zhì)量對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響、人工操作與工藝適配、工廠設(shè)備水平等?！比~健文說。
想要成功跨越“死亡谷”，必須打通上游技術(shù)到下游產(chǎn)業(yè)化的“最后一公里”。
“怎么打通‘最后一公里’？在我看來，非常核心的問題是保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性。比如，當(dāng)菌株被從實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)移到工廠，要保持它的代謝活動(dòng)水平不發(fā)生變化?！比~健文說。
目前，葉健文依舊在努力推動(dòng)這項(xiàng)成果走向工業(yè)化，相關(guān)產(chǎn)品有望于2025年問世。
和學(xué)生沒有距離感
2013年，葉健文從華南理工大學(xué)本科畢業(yè)后，被保送至清華大學(xué)攻讀博士學(xué)位，師從清華大學(xué)合成與系統(tǒng)生物學(xué)中心主任、教授陳國(guó)強(qiáng)。
讀博期間，葉健文的研究工作主要圍繞極端微生物代謝改造、發(fā)酵優(yōu)化、生物過程設(shè)計(jì)與放大，同時(shí)參與解決了生物制造領(lǐng)域的諸多難題。
2021年，葉健文入職華南理工大學(xué)。談及在高校任職的原因，葉健文說，主要是看中生物制造行業(yè)的發(fā)展?jié)摿ΓＭ麨樾袠I(yè)培養(yǎng)更多科研人才。
“生物制造是培育新質(zhì)生產(chǎn)力的重要手段之一。我國(guó)把生物制造列為重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)、未來產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容。產(chǎn)業(yè)發(fā)展離不開人才支撐，高校是科研人才培養(yǎng)的主力。我愿意貢獻(xiàn)自己的一份力量?！比~健文說。
作為一名“90后”導(dǎo)師，葉健文說自己最大的優(yōu)勢(shì)是“和學(xué)生沒有距離感”。
“我和他們的年齡差距不大，學(xué)生的迷茫和焦慮，我都經(jīng)歷過，很理解他們。我愿意多聽聽他們的想法，根據(jù)每個(gè)人的特點(diǎn)，為其規(guī)劃科研成長(zhǎng)路徑，給他們更具針對(duì)性的建議?！比~健文說。
汪馳是葉健文帶的第一個(gè)學(xué)生。他說，選擇葉老師，就是看中了他年輕。
“葉老師研究方向具有前瞻性，平時(shí)非常關(guān)注國(guó)際科研動(dòng)態(tài)。他有一股拼勁，我們每天從早上8點(diǎn)半學(xué)習(xí)到晚上10點(diǎn)半，一周最多休一天。只要我們?cè)?，他就在?！蓖赳Y說。
葉健文要求學(xué)生除了做好科研，還要堅(jiān)持鍛煉身體。“科研工作再忙，也一定得去運(yùn)動(dòng)，每周至少要抽出2天到3天去健身房打個(gè)卡?！比~健文說。
爬山是葉健文為數(shù)不多的愛好?！翱萍汲晒D(zhuǎn)化是一座我們要爬很久的‘山’。我希望學(xué)生們不畏艱險(xiǎn)，勇攀高峰?！彼f。
