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曲音波教授:与生物质燃料的“一生一事”

发布日期:2023年10月20日 08:00  点击次数:

曲音波,山东大学教授,博士生导师。曾任山东大学生命科学学院院长、微生物技术国家重点实验室主任、中国微生物学会副理事长、亚洲生物技术联合会咨询委员,培养了近百名微生物学和微生物技术博士、硕士,为推动中国微生物学和生物工程学科的发展作出了贡献。曲音波教授已在可再生纤维素资源的微生物转化技术领域奋斗了四十余年,先后主持或参加了十余项国家或省部级以上科研项目,开发出多种利用纤维废物生产纤维素酶、酒精和菌体蛋白饲料的新工艺。其中“造纸厂纤维废渣资源化技术”经国家环保局评审被列为国家1997年26项环保科技成果转化项目之一。他参与的“纤维素酶制剂”获山东省1997年科技进步二等奖;“纤维废物液体深层发酵生产纤维素酶”获国家教委1997年科技进步一等奖(发明类)和1998年国家发明四等奖;“微生物对天然纤维素的降解机制研究”获国家教委1998年科技进步一等奖。

薪火相传,筚路蓝缕以启山林;岁月声声,弦歌不辍铭刻荣光。他开创了我国秸秆生物精炼产业,为中国微生物学和山大微生物学科的蓬勃发展贡献了力量。他是曲音波教授,45年奋斗、45年坚守,将毕生心血倾注于生物质燃料研究。

拔节孕穗:“环境造就了我对知识的渴求”

1970年,伴随着机器轰鸣的噪声,16岁的曲音波进入山东济宁酿酒厂从事淀粉酶的固态生产工作。制曲车间热气蒸腾,曲音波没有只顾埋首苦干,而是坚韧地追寻蒸料、接种、装池、通风培养等环节背后的奥秘。他渴望着解开这个酿酒世界中的谜团,探寻何以“麸曲”能孕育出那醇厚的酒香。1972年,在工厂表现出色的曲音波被推荐到山东农学院生物系(原山东大学生物系)学习工业微生物学。彼时的他还没有意识到,这一生都将与微生物结缘。

1974年,曲音波完成学业后回到酿酒厂,将所学的理论知识应用在生产实践中。适逢酒厂酒精生产原料不足,他参与使用非传统原料木薯片生产酒精。虽然曾对纤维素降解产生酒精有所了解,但由于缺乏系统学习,曲音波难以在企业推动纤维素酒精生产。他暗下决心要继续深造,以彻底解决酒精生产原料不足的问题。于是,在闷热嘈杂的车间角落里,曲音波常常捧着书籍,或默念或沉吟,坚定而专注。

曲音波教授的导师王祖农先生

1978年,曲音波成功考入山东大学微生物研究所,成为王祖农先生的首批研究生,从事纤维素酶和酒精生产研究。在此期间,他曾被送往日本东京大学和大阪大学进行访学,研究长链脂肪族二胺的降解。当时,纤维素酒精课题进展遇阻,曲音波有转变研究方向的念头。然而,此时国际能源危机的消息频繁传来,曲音波深感纤维素酒精生产领域亟需突破,于是义无反顾地回国读博,参与相关研究工作,正式踏上学术之路,从此,一做就是一辈子。回国前夕,听说实验室设备不足,曲音波省吃俭用,用积攒下的奖学金自费购买了一台细胞破碎仪带回实验室。

学术攻坚:“把论文写在祖国大地上”

曲教授说:“为人民服务从来都不是一句口号。”

20世纪70年代,国际能源危机阴霾笼罩,王祖农先生凝视着山大校园的落叶,对曲音波说:“化石能源总有枯竭的一天,而生物质能源拥有不可估量的发展前景。对于中国这样的人口大国而言,生物质能源则承载着更大的社会意义。”过去的酿酒厂工作经历让曲音波灵光一闪:粮食能被用来酿酒,那更普遍且经济的农产品废料,如玉米芯、秸秆,也可以用来生产乙醇燃料,有效替代一部分石油利用,缓解能源资源紧缺问题。

研究方向确定了,新的难题随即浮现。当时,西方国家牢牢掌握了纤维素的降解菌种,知识壁垒让研究只能从零开始。然而,曲音波教授谈起这段过去却显得十分洒脱:“我们做微生物的一定要学会去自然界里找需要的东西,自然界太大了。”曲音波和同学踏遍了校园的每个角落,在落叶堆、土壤里采样。假期回到家乡济宁时,他也不忘采集样本。最终,他从济宁市造纸厂的草渣中分离出了可以生产纤维素酶的野生菌株。不过,野生菌株的产酶量远不足以进行工业化乙醇燃料生产,需要使用强致癌物亚硝基胍来诱导基因突变,获得高产酶量的突变菌株。在那个没有一次性培养皿的年代,曲音波的生活陷入了“倒平板”“涂平板”和“洗平板”的单调重复之中。更可怕的是,这样的重复似乎永无止境:在三万个碱基对中,只有寥寥几个与产酶量调控相关。更何况,他还面临着强致癌物暴露的风险。

“这都没什么,你能想象吗?当好几个月的重复工作后,你看见培养皿上出现了那一个小透明圈,那个代表着纤维素酶合成调控出现了突变,成功增加了分泌的微小区域,那种欣喜若狂的感觉。”曲音波教授提到那一个“小圈”时仍振奋不已。几十年过去了,那一份纯粹的热爱仍然在他身上熠熠生辉。这就是我国第一株有完全自主知识产权的纤维素酶高产菌株的诞生过程。这一菌株至今仍广泛应用于纤维素酶制剂的工业生产。

曲音波教授获国家发明奖

曲音波教授学术生涯的一大特点就是与产业紧密结合,这与他服务社会、服务山东的初衷是高度一致的。从中国首家万吨级纤维素乙醇示范工厂,到麦草浆的生物改性和漂白,他强调:“从实验室到工业化生产,要走的不只是一小步。常常是刚解决完一个问题,新的问题又出现了。”不过,他已经习惯了迎接挑战,作为一个从酿酒厂的生产实践中走出来的科学家,他和他的团队并不恐惧生产问题,而是期待在实践中不断推进变革,让生物质能源在中国大地上生根发芽。

人才培养:培根铸魂,启智润心

桃李不言,下自成蹊。曲音波教授的人才培养理念受到了王祖农先生的深刻影响。他最初确定博士课题时,王祖农先生建议选择细菌纤维素酶为研究对象。然而,曲音波在查阅资料后发现,细菌分泌的纤维素酶量有限,根据自己的生产经验,估计难以用于工业生产,因此主动提出将研究对象改为真菌。经过一番深思熟虑后,王祖农先生果断表示了支持。另外,王祖农先生将人才培养作为实验室接续发展的关键要素,他会根据学生的需要定制差异化的培养方案。曲音波尽管拥有丰富的实践经验,但基础知识薄弱、英语能力有限。因此,王祖农先生特意从全国各高校请来多名优秀教师主讲专题课程;还亲自带领曲音波和同学们编写中国第一部微生物学词典,以拓展大家的专业知识和英语读写能力。

曲音波教授进行博士论文答辩

深受王祖农先生开放包容教育理念影响,曲音波教授认为,学生最重要的品质就是对于研究的热爱。他提出:“现在有的学生把自己当作‘打工人’,缺乏学习的主动性和积极性,这样的心态并不可取。”在大方向不变的前提下,要给予学生高度的选题自由,让他们的课题变成他们真正愿意从事、为此奉献一生的选择。为了激发学生们自主学习的热情,曲音波教授采取了一系列措施。他将日本留学时学到的组会制度引入实验室,要求学生做课题的第一负责人,自主总结,相互学习。在主讲研究生课程时,曲音波教授观察到闭卷期末考试难以真正反映学生科研能力。于是,他将传统考试制度修改为文献汇报制度,要求学生读懂读透一篇高质量研究文献,进行批判性的讲述。他的这些教育方法在现在的高校教育中仍然被广泛运用。

曲音波教授与两位博士毕业生合照

曲音波教授十分重视实验室的基础设施和队伍建设,古稀之年的他直到2023年春季学期仍坚持参加组会。微生物技术国家实验室全面迁至青岛校区后,曲音波教授和他的实验室同仁们毅然离开了原先的工作生活环境,告别了熟悉的好友,来到了刚刚兴建的青岛校区。他表示,吸引顶尖人才是这一决策背后最为重要的推动力,“在吸引人才方面,提供良好的实验条件是至关重要的一环”。

“我并不认为自己是大家、大师,我只是一辈子只干了这一件事而已” 。曲音波教授的名字,早已与中国微生物学和生物技术紧紧关联。他所走的科研之路,自是步履坚定,如行云流水,但实则漫漫长夜,百舍重茧。他却说:“我干了一辈子,实际上还真没觉得很累,因为一直在干自己想干的事”。

【供稿单位:青岛校区人事处    作者:蔡佳敏 史宸宇    摄影:唐菡颀 受访者提供         编辑:新闻网工作室    责任编辑:王娇云 张丹丹  】

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