深挖食药用资源潜力 培育多学科交叉高质量人才

近日,天津科技大学刘锐教授带领的糖代谢与酶工程研究团队,聚焦食药用资源,围绕高效和低耗两个核心问题,通过多学科交叉和高新技术集成,培育虫草真菌固态发酵及黑参湿热加工新质生产力,开展生物转化、代谢及过程调控,实现天然活性成分的定向转化,助力我国大健康产业的创新发展。

第二排左起第五位是刘锐老师

食药用真菌是天然活性物质和重要酶的资源库,菌物药也是中药产业重要组成部分。我国食药用菌近1000种,人工栽培的有60余种,可利用菌丝体发酵的有30多种,合计近100种,居世界第一位。食药用菌本身是能够促进健康的食品,可以最大限度地利用农林废弃物来生产,运用现代生物工程技术纯化还可以开发成治疗药物,在实施健康中国战略中具有重要地位。然而,真菌固态发酵多糖代谢机制是一个复杂的问题体系,在实际情况中,当菌种传代次数较多,菌丝容易出现老化,活力下降,用于生产将导致产量下降,如何实现高效、绿色大规模食药用真菌固态发酵可控化生产是卡脖子问题。

天津科技大学刘锐教授团队自2013年开展真菌固态发酵研究,在国家自然科学基金委及省部共建食品营养与安全国家重点实验室支持下,已完成了食药用真菌多糖多尺度结构变化跟踪与解析,酶结构与活性协同作用机制分析,基于肠道微生物及代谢的多组学分析。由于真菌固态发酵多糖代谢过程涉及大批基因的表达及网络式的调控,接下来,团队以筛选菌丝生长速度快、多糖转化率高的优质食药用真菌菌株为研究对象,评估菌株基因组遗传相似性及遗传进化特征,对固态发酵过程中多糖代谢途径各通路差异基因和差异蛋白进行定性与定量、功能与通路等相关生物学分析,系统解析食药用真菌固态发酵多糖代谢关键酶系及协同作用机制。目前,团队从5个省市共筛选出50余株具有高可溶性膳食纤维含量的野生真菌菌株。

人参是一种非常有价值的传统草药。我国是世界主要的人参生产国,产量约占世界总量70%以上。我国也是人参的主要消费市场,行业市场规模约占全球的42%。后疫情时代,人参作为新食品原料,研发新功能配料及产品,创新应用,将为人类营养健康赋能。黑参是一种人参加工制品,具有很好的营养价值,主要活性成分是人参皂苷,同时在加工过程中也会产生副产物类黑精。团队针对人参等特定原料,通过高温高湿技术形成“黑化”加工技术及装备、黑参等健康食品。传统黑参加工工艺为九蒸九晒,需要2个月。采用该湿热技术将生产周期缩短至12~14天,分别制备了低极性、高抗肿瘤活性人参皂苷Rg3和CK组成,高活性、低极性稀有人参皂苷Rg5和Rk1组成,及具有改善动脉粥样硬化黑参类黑精,该技术具有易控制、效率高、成本低优势。

人物简介:刘锐,女,教授,博士生导师(生物与医药、食品科学、营养专业),研究方向为糖代谢与酶工程。本硕博均毕业于天津大学化工学院,比利时根特大学访问学者,国家现代中药创新中心博士后,中国农业国际合作促进会预制菜专家工作组专家委员,中国中药协会经典名方研发与生产专家委员会委员。近年来,主持国自然面上项目、国际合作与交流项目、青年项目、加勒比开发银行国际项目、企业横向课题等20余项。发表学术论文100余篇,授权专利16项。主持天津市一流本科建设课程1门,出版专著7部。入选教育部学术新人奖,天津市创新人才推进计划,天津市高校“中青年骨干创新人才培养计划”,天津市优秀食品科技工作者,2024年斯坦福大学发布的全球前2%顶尖科学家“年度科学影响力”榜单。在功能食品与营养、现代中药创新、全谷物食品研发领域贡献重要的应用价值。目前已指导本科生毕业30人;硕士生毕业19人,在读16人;指导博士生在读1人。注重科研育人和实践育人,与天津海关工业产品安全技术中心、中国农科院农产品加工所、现代中药创新中心、中粮天科等联合培养工程硕士17人,学生毕业入职滨州海关、中国农科院加工所、中宠股份、香驰控股、宝健(中国)、天津高新药业、天津伊利乳业、山东福洋生物等行业相关单位。未来将持续全身心投入,做幸福的教育科研工作者,在人才培养征途上与时代同行。(文娟)