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生產卻是一個規模龐大、廢棄物排放量偏高的產業。

為此，中國科學院沈陽應用生態研究所（以下簡稱沈陽生態所）聯合東北制藥集團股份有限公司（以下簡稱東北制藥）進行攻關，從源頭上減少了維生素C生產過程中大宗廢棄物排放難題。沈陽生態所研究員徐慧在接受《中國科學報》記者采訪時說：“我們通過對維生素C新技術的開發，為其生產帶來一場徹底的‘瘦身’革命。”

發酵廢液排放的困擾

當前，維生素C已廣泛應用于食品、醫藥保健品、飼料和化妝品等領域。徐慧告訴記者：“我國維生素C年產量約為12萬噸，占世界總產量的95%以上。然而，維生素C生產中會形成大量廢棄發酵醪液。”

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

不難發現，我國在維生素C生產過程中，資源利用集約度和環境友好度尚較薄弱，并且存在發酵廢液含量高、處理難等難題。

攜手東藥聯合攻關

幾十年來，東北制藥總廠生產的維生素C一直是我國重要的出口創匯產品，產品銷往歐美，為國家創造了巨額外匯，也為遼寧省經濟發展作出了貢獻。

自1996年起，市場發生了突然變化，以羅氏為首的西方大公司聯手控制市場，大幅降低價格，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產業發展嚴重受阻，企業的生存受到威脅。”胡昊說。

為擺脫困境，重振發展，東北制藥亟須迅速提高產品的科技水平，沈陽生態所與東北制藥總廠在遼寧省、沈陽市科技管理部門的領導下，共同承擔了以提高萬噸維生素C二步發酵轉化效率為中心的“維生素C新技術開發”重大科技攻關任務。

據悉，雙方組成的聯合小組經4年不懈攻關，成功達到了預期的目標，實現了萬噸維生素C工程設計規模，總收益率由51%提高至60%，成本下降41%，產量增至11500噸，當年獲產值6.93億元，利潤3000萬元，創匯5000萬美元。

徐慧回憶道：“沈陽生態所與東北制藥總廠合作完成項目，不僅有力地提高了產品在國際市場的競爭力，還通過合作受到了遼寧省、沈陽市領導的高度評價，1999年該項目被評為遼寧省產學研十佳典型。”

其實，東北制藥與沈陽生態所的合作可以追溯到“七五”期間，雙方開展了高產菌株選育研究，篩選了30余株可供發酵的伴生菌。“八五”期間，雙方承擔國家攻關課題“古龍酸深層發酵及多維固體發酵新工藝”，研究了發酵中古龍酸合成酶的作用機制，揭示了其生物合成機制及控制條件。“九五”期間，雙方承擔遼寧省重大科技攻關項目“提高萬噸古龍酸發酵生產率”，研究了混菌代謝的生態調節并建立了發酵新工藝。“十五”期間，雙方承擔沈陽市科技局重大項目“古龍酸發酵新菌種篩選”，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”衛星曾搭載東北制藥的備選菌株上天，實施太空誘變育種，獲得古龍酸高產菌5株。

2008年，東北制藥與沈陽生態所聯合啟動院地合作研發課題“維生素C高效菌種及發酵技術構建”項目，在優良菌種選育、一步高山梨醇濃度連續發酵、二步高山梨糖濃度高溫發酵技術等方面均取得良好進展或突破。

未來經濟效益可觀

合作至今，雙方在維生素C發酵技術領域的研究成果已獲多項獎勵，如：萬噸維生素C工業化技術于2002年獲國家科技進步獎二等獎，維生素C一步高濃度連續發酵新工藝于2013年獲遼寧省科技進步獎二等獎、維生素C二步發酵衛星搭載菌及其適宜工藝于2006年獲遼寧省科技進步獎三等獎，維生素C新技術產業化于2007年獲遼寧省科技成果轉化獎二等獎等。

徐慧介紹道，上述成果現大多已應用于生產，提高了發酵效率、降低了生產成本，減少了COD排放，提高了企業的核心競爭力，帶來了可觀的經濟和社會效益。沈陽生態所也在合作過程中得到了發展，如，改善了實驗條件、壯大了研究隊伍、增強了學科建設。

現在，為響應中央關于《加速推進“中國制造2025”》戰略，雙方從2010年起開展了在大宗廢棄物資源化再利用技術方面的合作開發，目前已經在“廢菌渣制備菌體蛋白項目”和“廢母液回收古龍酸鈉項目”上取得了突破性進展。

徐慧稱，這兩個項目的工程建設將在近期開始實施，并于2018年底完工。“項目實施將從源頭上減少大宗廢棄物排放，意味著維生素C生產開始步入集約化、綠色化、智能化的升級通道。”

胡昊認為：“雙方在多年合作中，密切配合、協同作戰、相互促進、共同提高、互惠共贏，不僅提升了企業科技含量，也提升了中科院的研發水平和智力資源的產學研轉化經驗。”