深度调查丨刷新山东纪录！大学里的千万专利炼成记

这个6月，一场签约，刷新了山东省虾青素领域单笔专利转让最高纪录。青岛农业大学杨建明教授团队研发的虾青素绿色生物制造工程菌株专利，以1000万元价格正式转让给东营春润江河生物科技有限公司。这一纸协议的背后，是一支二十余人的科研团队，在实验室里坚守了整整九年的时光。从2016年正式立项至今，八代菌株迭代、上万组实验数据、无数个通宵值守的夜晚，杨建明和他的团队用合成生物学的钥匙，打开了绿色生物制造的新大门。近日，记者走进青岛农业大学光合固碳产能研究中心，探寻这项千万级专利背后，那些不为人知的科研攻坚故事。

杨建明教授站在发酵罐前观察红色培养液数据。

>>>初心

在产业痛点里找到科研方向

青岛农业大学科技楼六楼，五间专业实验室错落排布。下午三点，阳光透过玻璃窗洒在排列整齐的试管上，PCR扩增仪发出轻微的运转声，杨建明教授正站在发酵罐前，凝视着罐体中缓缓循环的红色培养液。这抹浓郁的红色，是他九年科研生涯最熟悉的颜色。

时间倒回2016年。刚结束美国华盛顿大学微生物学系一年访学的杨建明，带回了国际最前沿的菌株筛选和代谢网络重构理念，也带回了一个沉甸甸的问题：中国的合成生物学研究，应该走一条怎样的路？

团队进行合成虾青素副产物含量的测定。

彼时，绿色生物制造已是全球产业发展的前沿方向，更是国家“十五五”规划重点布局的领域。杨建明的团队在萜类化合物生物合成、农林废弃物转化等领域已积累了成熟的技术体系，却始终没找到一个真正能解决产业痛点的突破口。

这个突破口，最终落在了虾青素上。

被誉为“自然界最强天然抗氧化剂”的虾青素，抗氧化能力是维生素E的550倍、维生素C的6000倍。随着大健康产业爆发式增长，其在保健品、化妆品、高端饲料等领域的市场需求持续攀升。数据显示，2025年全球虾青素市场规模约19.6亿美元，预计2033年将达42.7亿美元，中国市场增速更是远超全球平均水平。

庞大的市场背后，却是整个行业难以破解的困局。长期以来，虾青素生产主要依赖三条传统路径：雨生红球藻提取、虾蟹壳萃取、化学合成，却各有各的“硬伤”—— 雨生红球藻对生长环境要求严苛，周期长达数周，生物量低、纯度不足；虾蟹壳萃取原料受限，有效成分含量极低，成本居高不下；化学合成则存在产物结构失衡、功能性缺失、试剂残留等问题，应用场景严重受限。

整个行业像被困在死胡同里，明知道路走不通，却找不到新的出口。杨建明敏锐地意识到，用微生物细胞工厂合成虾青素，是破解行业痛点、契合绿色发展趋势的最佳方式。

2016年，杨建明正式启动虾青素微生物合成技术攻关。在国内普遍采用藻提、化学合成的大环境下，选择合成生物学这条全新路线，无疑需要巨大勇气。但杨建明有自己的底气：“团队深耕微生物代谢工程多年，熟练掌握基因挖掘、菌株改造、发酵调控等全链条技术，此前已实现番茄红素、异戊二烯等多种萜烯化合物的生物合成。”他对产业趋势也有着坚定判断：市场亟需绿色、低成本、可规模化的新技术。

“我们坚信，依靠合成生物学重构微生物代谢网络，能够定向合成高活性天然虾青素，颠覆传统生产模式。”这句话，成为团队九年攻坚的起点。

>>>攻坚

九年八代迭代的漫长突围

九年时间，八代菌株迭代。这组简单的数字背后，是一场没有硝烟的漫长战役。

“最难的其实是前四代菌株研发阶段。”回忆起最初的那段时光，杨建明的语气里仍带着一丝沉重。项目初期，虽然有技术基础，但虾青素合成途径的复杂程度远超预期。上千个候选基因筛选、异源基因表达适配、胞内碳流调控，每一步都充满了不确定性。

团队基于AI大数据筛选高效关键酶。

最初构建的菌株，不仅虾青素产量极低，还存在遗传不稳定、副产物多等问题。加上当时AI基因挖掘、无痕编辑等技术应用还未完全成熟，传统筛选方式效率低下，整个团队陷入了长时间的瓶颈期。

“那时候连续大半年，实验数据就是没有起色，菌株性能甚至还会反复倒退。”杨建明坦言，大家的压力都很大，他作为团队负责人，压力更大。

技术瓶颈，像一座大山横亘在团队面前。

首先是关键酶筛选与适配难题。上千个候选基因逐一验证，工作量巨大，传统筛选方式效率极低。“这个时候，AI技术成了我们突围的关键。”团队成员赵振强博士介绍说，团队不再依靠传统盲筛方式，而是依托AI大数据挖掘平台，从自然界上千种酶蛋白序列资源库中开展高通量筛选。AI大数据初筛、生物实验验证的全新研发模式，让团队实现了从“盲目实验”到“智能精准筛选”的跨越，省去了传统实验逐一试错的漫长周期。

王兆宝教授进行工程菌株构建里的基因编辑。

关键的突破，出现在第六代菌株改造阶段。

在此之前，团队虽然解决了基因表达、酶活性等问题，但代谢流分流的问题始终没有彻底解决，产量提升进入了漫长的平台期。那段时间，整个团队都憋着一股劲。杨建明带领大家整合前期所有数据，重新解析宿主微生物的中心碳代谢网络，一张一张画代谢通路图，一个一个分析基因节点。最终，团队针对性对核心竞争支路进行敲除与弱化，同时优化启动子、表达元件，让虾青素合成通路的基因表达强度实现精准匹配。这次改造之后，菌株虾青素积累量实现了跨越式增长，直接打破了长期以来的产量平台。

当发酵罐里的培养液呈现出那抹浓郁而均匀的红色时，实验室里一片寂静，随即爆发出欢呼声。大家知道，这场持续多年的攻坚战，终于迎来了决定性的胜利。

最终，团队成功构建出产量达1.54g/L的虾青素高产工程菌株，产物为高活性天然构型虾青素，产品纯度突破92.7%，生产成本较传统工艺降低九成以上，技术水平居于行业领先。

>>>坚守

实验室里的日与夜

深夜的青岛农业大学科技楼，大多数办公室的灯已经熄灭，但六楼的实验室依旧灯火通明。这是杨建明团队最熟悉的工作场景——微生物发酵实验没有固定作息，发酵罐需要24小时无间断值守，菌体生长、产物合成的实时数据不能中断。

赵振强博士将菌种放到恒温摇床当中进行培养。

“发酵实验就是这样，单批次培养周期长达48至72小时，甚至更久，全程需要人工值守调控，取样、补料、数据监测一刻不能停歇。”团队成员梁波博士说。为保障发酵过程连续稳定，团队采用两班倒、三班倒轮岗机制，凌晨交接班成为实验室的常态。

杨建明印象最深的，是一次中试前期实验。为了连续监测菌株72小时发酵状态，团队成员分成三班倒，吃住都在实验室。有位学生连续值守了两个通宵，累了就在实验室的长椅上小憩片刻，醒来继续检测样品、分析数据。

整个研发团队二十余人，由2名教授、2名副教授、2名讲师及博士后、硕博研究生组成，梯队完整、分工明晰。杨建明和几位教师主要负责整体方案设计、技术路线把控、难点攻关以及资源对接。博士后和研究生主攻基因挖掘、酶工程改造、无痕基因编辑、代谢网络重构等分子生物学核心工作。

王兆宝教授是团队的核心成员之一，主要负责发酵工艺优化与中试验证。在他看来，团队能够坚持九年，靠的不是某一个人的力量，而是整个集体的凝聚力。“我们建立了每周研讨的机制，不管遇到什么问题，大家坐下来一起讨论，从来没有互相推诿过。科研这条路本来就孤独，但我们二十多个人一起走，就不孤独了。”王兆宝说。

分子生物学操作精细繁琐，基因构建、菌株验证、产物检测、代谢流分析环环相扣，任何一个微小的参数偏差，都要推倒重来。有一次，一个关键实验连续做了十几次都失败了，整个团队整整两周没有休息，每天泡在实验室里排查原因。最后发现，仅仅是培养基里一个微量元素的配比出了问题。“做科研就是这样，99%的时间都是在失败，只有1%的时间能看到希望。”杨建明说，但正是这1%的希望，支撑着团队走过那99%的黑暗。

>>>转化

从实验室走向生产线

专利转让的签约仪式上，东营春润江河生物科技有限公司董事长张贞涛握着杨建明的手，说了这样一句话：“我们买的不只是一项专利，更是中国生物制造产业的未来。”

在很多高校科研存在“重论文、轻转化”现象的今天，杨建明团队始终坚持走“实验室—中试—产业化”的道路。在杨建明看来，这是应用类基础研究应有的归宿。

团队成员进行虾青素含量测定。

“我始终认为，应用类基础研究，最终的落脚点一定是服务产业、创造价值。”杨建明说，发表论文是总结科研成果、交流学术思想，但如果前沿技术只停留在实验室和期刊上，无法落地应用，那科研的价值就大打折扣了。“我们开展虾青素研究的初衷，就是为了解决行业实际痛点，助力国内生物制造产业转型升级，这是新时代高校科研工作者的责任。”

1000万元的专利转让，对杨建明和团队来说，绝对不是终点，而是全新的起点。“本次签约标志着我们的技术正式得到市场认可、全面迈入产业化阶段。”杨建明说，专利转让只是第一步，后续还有中试放大、生产线调试、工艺持续优化、产品迭代等大量工作。

目前，合作企业已经着手开展生产线规划，杨建明团队也会全程跟进，协助企业解决生产过程中的技术问题，保障工艺稳定落地。

长期以来，我国生物制造领域部分核心菌株、关键工艺依赖进口，高端虾青素市场被国外企业垄断。杨建明教授团队的技术突破，实现了虾青素工程菌株与合成工艺完全自主可控，攻克了关键酶基因、代谢通路、发酵调控等一系列国产化核心难题，摆脱了对外技术依赖。

走出实验室时，天色已晚。杨建明回头望了一眼六楼实验室亮着的灯光，那里，新一轮的发酵实验正在进行。九年磨一剑，这支团队用坚守与创新，在绿色生物制造的赛道上，写下了属于中国科研人的答案。而他们的故事，还在继续。

（半岛全媒体记者 陈邵华 朱佳鑫）