新華網重慶6月27日電(江茜)秦巴山區峽峰疊翠,一種叫黃姜的植物隨處可見。作為這裡傳統的支柱産業之一,從山間的野生植物,搖身變為“藥用黃金”,華中科技大學黃姜團隊通過十餘年科研路,首創生物法綠色製造皂素技術,讓黃姜産業煥發新的“生”與“機”。該項目連續三屆獲得中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽金獎,激活鄉村産業發展的內生動力。
黃姜技術及工藝亟需革新
黃姜為多年生草本植物,當地人很少在意這種普通的植物,只在人畜遇到蜂螫蟲咬或扭傷引起的腫痛時,才會去挖些黃姜,搗爛敷於患處。黃姜種下後,即便不管理,也會像野草一樣“春風吹又生”,在當地人眼中,黃姜的生命力極為頑強,也容易種植。
二十世紀末,黃姜的藥用效果受到重視,市場需求量增加,秦巴山區颳起了一陣“黃姜風”,家家戶戶種黃姜、賣黃姜。
從“大路貨”搖身一變“金疙瘩”,黃姜産業成為了秦巴山區的支柱産業之一,姜農依靠黃姜發家致富。據統計,黃姜地年均畝産量2500公斤左右,年畝産值7500元左右,收益遠高於種植小麥、水稻等。從黃姜中提取的黃姜皂素可生産400多種甾體激素藥物。
作為生産甾體激素的主要藥源植物,黃姜主要廣泛分佈於湖北、陜西、湖南、河南、重慶、四川、甘肅等地。我國是全球最大的黃姜種植國和甾體激素原料供應中心,黃姜總産量的80%以上來自秦巴山區。然而,傳統皂素生産使用大量硫酸和汽油,廢棄物多、嚴重污染環境,由於高昂治理成本和生態環境保護需要,全國200多家企業關停至不足10家,剩餘企業也很難盈利,黃姜無人收購,價格暴跌,姜農失去了經濟來源。
在這樣的産業困境下,皂素生産技術及工藝亟待革新。
開啟一場科研“征途”
2009年,華中科技大學生命科學與技術學院成立了黃姜研究團隊,團隊成員主要由學院的博士、碩士研究生為主。
從接觸黃姜開始,黃姜團隊成員開始大量研究文獻、積累知識,頻繁往返秦巴山區,走進黃姜種植農戶和加工企業,了解山地黃姜種植、銷售及黃姜産業發展情況。“傳統的黃姜加工工藝十分成熟,但是,由於存在能耗高、危險性大、産品收率不穩定、污染極其嚴重等缺點。”黃姜團隊成員張華&&。
為了進一步降低黃姜生産過程的污染,減少生産成本,黃姜研究團隊迅速在廠區設立了研究車間。從整個工藝的缺點出發,開展關鍵技術研究與試驗。歷經多次的試驗,黃姜研究團隊獲得了初步的研究成果,大家也信心大增。黃姜研究團隊通過創建了微生物兩步法生産皂素,解決了傳統工藝能耗高、産品收率不穩定的問題,並減少了污染排放量。
黃姜團隊並不滿足現有的成果,而是以高收率低成本的綠色製造為目標,繼續深入研究,不斷改進生産技術及工藝。“沒日沒夜的實驗、檢測、分析,每天24小時守候發酵罐、取樣、分析,雖生活條件艱苦,大家早習以為常。”張華説,“廠區也成為了我們的第二個‘家’。”
就這樣,一場啃“硬骨頭”的科研“征途”走了四餘年,最終迎來了雲開見月明。“黃姜團隊能從上百株野生菌株中,選育出系列高效功能微生物,創新了生物預處理工藝。”張華説。
黃姜科研技術創新不止步
新研究技術的推出,受到了社會廣泛關注,曾經停産的眾多企業也陸續恢復生産。
2013年,黃姜研究團隊與多家企業進行合作,使得預處理工藝耗時從2-3天縮短為3-4小時,且皂苷提取率提高10%以上,達到微生物低成本清潔生産皂素的目的,進一步減少了污染排放量。同時,實現黃姜澱粉和纖維素渣的充分利用,提高産品附加值。
為了進一步提高生産工藝水平,黃姜團隊又通過3年的關鍵技術攻關,創建了微生物高效轉化皂苷為皂素的新工藝。
“黃姜皂素生産全過程完全不用酸,有機溶劑用量和水用量大幅減少,為國內皂素生産企業的綠色發展做出了重要貢獻,綠色製造皂素打破了秦巴山區特色産業40年的技術瓶頸,解決了黃姜産業的污染難題。”張華説。
2019年,黃姜研究團隊通過與企業達成合作,建成一條年産200噸皂素的綠色生産線,使企業從停産到重新恢復運營並盈利,使當地新增2萬多畝姜田,促進2.25萬姜農種植增收,每戶年增收超過2萬元。為了更好地服務於黃姜加工企業,2020年,黃姜團隊成立了一家技術服務公司。
截至目前,華中科技大學黃姜研究團隊黃姜皂素綠色製造項目,在中國國際“互聯網+”大學生創新創業大賽中,連續三屆獲得了“青年紅色築夢之旅賽道”金獎,核心技術獲國家授權發明專利6項,發表研究論文10余篇。
“整個黃姜項目研究,歷經了十餘年的科研積累和傳承,黃姜皂素的生産工藝從節能減排到清潔生産,再到現在的綠色製造三個階段,未來技術仍將不斷創新與進步。”張華&&,隨着第八屆‘互聯網+’大學生創新創業大賽的開展,廣大高校青年學子將再一次深入基層,走進農業農村,利用專業知識開展創新創業活動,助力鄉村振興。




