

在生物化工与食品科学的交叉赛道上,清华大学深圳国际研究生院的邢新会教授始终秉持“科研不仅上书架,更要上货架”的理念,以AI、合成生物学等前沿科技为刃,破解了食品功能成分研发与产业化的诸多难题,更以科技创新赋能乡村振兴,搭建起“科研→产业→地方经济”的桥梁。他带领团队在天然活性肽AI挖掘、食品功能原料生物制造等领域多次实现技术突破,为食品行业技术升级与产教研融合提供了参考范式。从实验室研究到工业生产的规模化落地,从跨学科技术融合到产学研深度协同,邢新会教授用科研实践勾勒出科技赋能食品产业高质量发展的新路径。
科技力量突破行业痛点
食品功能成分的快速发现与绿色制造是大健康时代食品产业高质量发展的基石,而传统筛选与制备方法存在效率低、不确定性强等弊端,长期制约着产业发展。为了高效挖掘大健康产业发展不可或缺的原料——活性肽,邢新会教授团队将多组学、AI技术与肠道类器官模型深度融合,构建了人体慢病靶点靶向的活性肽高效发现与高通量筛选体系,实现了从“经验试错”到“精准挖掘”的转变,支撑活性肽的绿色生物制造。
这一技术体系的核心突破,在于借助机器学习实现天然活性肽的快速虚拟挖掘与靶点靶向功能的高效筛选。邢新会教授团队先通过多组学技术获取蛋白序列,再利用AI进行虚拟蛋白酶解,生成海量多肽库,随后通过分子对接技术筛选出与影响血糖代谢的靶点DPP-4(二肽基肽酶-4)结合力强的抑制肽,且结合力越强降糖潜力越高。相比于传统模式,这一模式在活性肽挖掘的靶点精准性、速度和效率等方面实现了质的飞跃,DPP-4抑制肽的结合数据还能反哺机器学习模型,通过AI训练与预测实现自下而上的DPP-4抑制活性肽的精准高效发现。

在这一技术体系的基础上,邢新会教授团队进一步搭建起AI分子剪裁平台,将研究领域从植物源拓展至动物源,从植物火麻仁延伸到养殖大鲵。面对火麻仁、养殖大鲵蛋白序列未知的难题,邢新会教授团队通过转录组和蛋白组学技术获取完整的氨基酸序列,再以AI虚拟酶切构建起大规模活性肽库,并结合分子对接和AI活性预测,快速挖掘出养殖大鲵肉、骨、皮中具备慢病防控功能的活性肽。而选择火麻仁作为核心研究对象,既源于其独特的食药价值和高品质蛋白属性,更承载着邢新会教授以科技赋能乡村振兴的初心。火麻仁是食药同源植物,具有悠久的食用历史,更是联合国粮农组织认定的优质植物蛋白,氨基酸含量高、种类丰富,具备挖掘独特功能活性肽的天然优势。但是,在广西河池市巴马县,火麻仁却长期以粗加工为主,不仅浪费了资源,也限制了当地经济的发展,是典型的“捧着金饭碗要饭”。为了改变这一现状,邢新会教授团队以火麻仁蛋白为切入点,希望通过慢病防控功能活性肽的深度挖掘,为其高质化加工提供科技支撑。
除了天然活性肽创制,邢新会教授团队在生物育种技术与装备领域也有所突破,为食品功能原料生物制造筑牢了科技基石。历经近20年深耕,团队实现了两项原创性突破。其一,研发出常压室温等离子体育种装备,成为世界上首个将该技术做成装备并产业化的团队。据介绍,该装备能在常压、室温下产生高能量等离子体,使细胞基因高效突变,且不属于转基因技术,已在食品领域得到广泛应用,被国内数十家食品发酵、医药发酵企业采用,并出口多个国家。其二,开发出基于微流控技术的系列高通量细胞筛选、培养与性能评价装备,实现了突变微生物的高效筛选,并针对不同生物应用体系开发了相应的配套装备。目前,该产品已出口美国、日本、新加坡等国家,为国内外500余家科研机构及企业提供技术支持。

在邢新会教授看来,生物化工与食品科学的交叉是必然趋势,生物化工属于生物与化工交叉的工程科学,擅长解决生物技术产业化问题,而食品科学当下的核心需求是解析功能成分的构效关系与作用机制。如果二者深度融合,便能打通从功能发现到功能制造的全链条。当下,分子生物学、合成生物学的快速发展让食品领域的交叉融合有了更广阔的空间,而AI技术的赋能也为健康功能成分的挖掘与制造插上了翅膀,让食品科学研究从传统模式走向智能化、精准化。
产学研协同破解成果转化难题
科研成果的价值,最终要体现在产业应用和造福社会。从实验室到规模化生产,中间的这段路是众多科研成果面临的共同难题。而邢新会教授团队凭借清晰的转化思路和完善的平台体系,成功打通了从技术研发到产业应用的全链条。

在谈及如何平衡实验室工艺的“精准性”与工业生产的“规模化”需求时,邢新会教授表示,团队构建了“小试→中试→产业化”的转化体系。实验室阶段聚焦于功能发现与挖掘,发展目标活性肽的结构与制备原理。研究过程中,团队会提前考量工艺放大的可行性,依托清华大学深圳国际研究生院的中试转化平台,在中试阶段解决工艺规模化过程中的技术问题,从而形成可落地的工业生产工艺。最后,将成熟的中试工艺转移至产业落地现场,搭建工业化生产基地,进而实现从实验室研发到生产环节的全链条贯通。
广西巴马火麻仁活性肽生产技术转化就是这一体系的生动实践。2016年,粤桂两省区开展区域合作,开启了东西部扶贫协作的新篇章。邢新会教授团队看中了巴马火麻仁的资源优势,与巴马当地的企业合作,用5年时间实现了火麻仁活性肽功能发现到产业化转化。在这一过程中,邢新会教授团队秉持着“功能发现→功能制造→功能应用”三位一体的思路,不仅精准挖掘出火麻仁中的活性肽并实现规模化制备,更通过循证研究明确了其结构与功能,为巴马火麻仁健康产业的高质量发展提供了硬核科技支撑,使火麻仁成为带动地方经济发展的重要产业。

2020年7月,考察巴马火麻仁种植基地
在食品功能成分发现到产业化的过程中,邢新会教授团队坚持从我国农业特色原料中挖掘未被发现的新结构、新功能成分。在邢新会教授看来,过去国内的科技水平不高,食品产业长期采用“西方发现核心成分、我们追随制造”的模式。现在,我国的科学技术水平已有大幅提高,只有聚焦原创功能成分的发现,才能实现从“追随者”到“引领者”的身份转变。而我国农业领域的特色物种蕴藏着丰富的健康功能成分,通过AI等技术挖掘其中的独特功效成分,再结合人源类器官等功能验证技术及先进的合成生物制造,就能实现从源于农业资源的健康功能成分发现到生产应用闭环,从而提高我国食品产业的科技创新含量,服务于健康中国战略的实施。
不过,邢新会教授表示,科研创新并非盲目进行,而是要紧扣产业实际需求。清华大学深圳国际研究生院作为以工科和交叉为特色的研究生培养机构,始终将科技创新与成果转化和产业贡献作为重要目标,这也使得团队的研究从一开始就带有明确的应用导向。在与企业合作的过程中,团队会根据企业的生产规模以及工艺条件优化技术方案,使转化技术更具实用性,也更易落地。同时,学院还聘请企业导师参与科研与人才培养,让产教协同的理念融入人才培养全过程。

探索食品科学未来发展的新路径
当前,国内功能食品市场面临原料同质化、功效验证不充分等痛点,而AI、合成生物技术、高通量育种等前沿技术,正成为破解这些问题的关键抓手。在邢新会教授看来,未来5年,食品科学领域有三大值得关注的研究方向:一是AI技术对食品功能挖掘、功能制造全链条的赋能;二是食品生物制造的深度发展,合成生物学、微生物工程等技术的融合,将使食品功能原料的制备更绿色、更高效、更安全,实现从传统生产到绿色生物制造的转型;三是聚焦慢病防控与健康管理的功能成分挖掘,以满足不同人群的康养需求、亚健康与慢病人群的健康管理需求。
未来,邢新会教授团队也将继续深耕“科研→产业→地方经济”的联动发展模式,持续推动大健康时代的食品产业高质量发展。邢新会教授表示,这一模式的核心在于形成科研院所、地方政府与产业的良性互动。高校与科研院所的科研创新是第一动力,地方政府需搭建好转化平台、做好政策支持,与产业需求无缝衔接。当前,各地产业园存在同质化问题,破解这一问题的关键在于结合地方的资源特色与产业需求,盘活产学研资源,让科技创新与地方经济发展精准对接。而这一模式要想真正落地,还需解决好人才短缺问题,尤其是在偏远与欠发达地区,要通过产业发展汇聚人才,让科技创新有持续的人才支撑。

人才是社会发展的核心支撑,在培养食品科技人才方面,邢新会教授团队探索出了独具特色的培养模式。以清华大学深圳国际研究生院生物医药与健康工程研究院的研究生培养为核心,团队构建了“学术创新+产业实践”的双轨培养体系:硕士研究生以专业硕士为主,占比达三分之二,要求学生进入企业“真刀真枪”参与产业实践,同时搭建校企实践基地,聘请企业导师参与培养,让学生直面产业问题;占比三分之一的博士研究生,则深耕核心技术创新。这种培养模式让学生既具备扎实的科研基础,又了解产业实际需求,毕业后能快速成为产业化创新的生力军。在培养过程中,邢新会教授始终向年轻科研工作者传递跨学科合作与勇于挑战的理念,鼓励他们勇于开展“高原出高峰”的原创性工作。
“科研不仅上书架,更要上货架”的理念,是邢新会教授以科技创新为食品产业发展注入核心动力的生动诠释。在食品科学智能化、功能化发展的趋势中,邢新会教授坚信,坚持自主创新、推动产学研协同,定能推动大健康时代食品产业的高质量发展,为健康中国发展贡献力量。
人物简介:

邢新会,现为清华大学深圳国际研究生院生物医药与健康工程研究院教授、副院长,北京市参事,曾任第10—12届全国政协委员、中国侨联委员、北京市侨联副主席、清华大学侨联主席。他于1992年获得日本东京工业大学工学博士学位,曾于1992—1998年担任日本东京工业大学助理教授,1998—2001年担任日本横滨国立大学讲师、副教授,并于2000年入选清华大学“百人计划教授”,加入化工系。邢新会主要从事生物化工、高通量生物育种技术与装备及其应用、酶工程、合成生物技术、健康工程、多糖生物医药及天然活性肽创制等方面的研究工作。从业期间,他在国际、国内学术刊物发表论文350余篇,合作著书8部,译著教材2部、英文专著1部,获得发明专利100余件,20余件专利实现了转化。他参与制定5项生物育种国家标准,获得10余项省部级和国际级奖励或荣誉,并于2014—2018年及2024年入选爱思唯尔高被引学者,2025年入选全球2%顶尖科学家“终身科学影响力排行榜”和“年度科学影响力排行榜”榜单。此外,他还担任国内《Health Engineering》杂志的创刊主编和爱思唯尔旗下的《Biochemical Engineering Journal》杂志的主编,并在10余个国内外学术期刊担任编委。
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