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杨水云:让纳米硒造福三农
2024-03-01 11:00:00 来源:《新西部》2024年第2期 作者:庄贤锋

她致力于纳米硒研究,试图通过农作物的人工富硒技术实现农作物硒含量的标准化。不管是在实验室里,在创业比赛中,还是在田间地头上,都有她的身影闪烁。身份转换间,她是科研工作者,是研究生导师,也是妇女创业者。她为三农注入纳米硒科技力量,为学生创新创业提供实践平台和机会,为百姓科学健康补硒默默耕耘,一路走来初心不改,行稳致远。

▲杨水云在富硒谷子实验田

推开会议室的门,一个短发、身着黑色呢子大衣的女性站起身向记者走来。

她面带微笑、和蔼可亲、举止礼貌、身着朴素,学者气息浓厚。她正是西安交通大学生命科学与技术学院副教授、研究生导师杨水云博士。

“今天,我带了两瓶纳米硒产品……”她一边打开话匣,一边从公文包里掏出了两瓶红色液体。外观普普通通的瓶子,瓶身贴着的打印标签上印有“西安交大灵溪谷硒强化剂——纳米硒”的产品介绍和使用方法。

我们的对话就是从这两瓶纳米硒产品开始的。

缘起茯茶:研发纯种发酵茯茶和标准化技术

杨水云自1986年进入西安交通大学,一直从事微生物学相关的教学科研工作。

十几年前,一次偶然的机会,她收到了一本介绍茯茶的书。翻开书页、品着茯茶,自此她便与茯茶结缘。

杨水云从自己专业领域出发,研究起茯茶。茯茶须经微生物发酵形成,但当时都是以天然发酵为主,所谓“靠天吃饭”。茯茶产地陕西泾阳的茶人世代相传的口诀“非泾水不渥;非伏天不作;非金花不成;非泾阳不宗”,特别强调了地理因素对茯茶技艺的重要性。

▲杨水云在路演活动现场介绍纳米硒产品

她走进泾阳,品尝各家各户的茯茶,发现靠纯天然发酵的茯茶存在一些弊端,比如发酵过程中有可能产生杂菌污染,最直观的感受就是看到霉菌和闻到“仓味”。

有人说,那是茯茶特有的“陈香味”,实际上,那可能是天然发酵中因杂菌发酵导致的霉味。杂菌发酵的结果不仅会影响茶叶滋味(包括口感和气味),更会导致茯茶发酵失败。由于各家茯茶品质不一,百家百味,缺乏标准化体系,早期茯茶发酵的失败率高达30%以上。

发现这个问题后,杨水云从微生物学领域入手,带着学生开始研究纯种发酵茯茶和标准化技术。

简单来说,纯种发酵茯茶就是一改“靠天吃饭”的被动。他们先把对茶叶发酵有益的金花菌分离纯化出来,然后对茶叶基料全面杀菌,除掉茶叶中所有微生物。再进行关键步骤“接种”,将需要的有益微生物,即金花菌“接”进去,让茶叶经过纯净菌种发酵,成为只见“金花”、不见杂菌、气味纯正、滋味甘润的新技术茯茶。经过这一系列操作,茯茶发酵实现菌群单一,保证了茶叶发酵向着可控、可标准化的方向行进。

目前课题组正在协助茯茶镇进行中试放大试验。不久的将来,就可以喝到这款口感醇厚、气味浓郁的纯种发酵茯茶。

在研究纯种发酵茯茶这项技术的过程中,杨水云机缘巧合下接触了硒,也为她与硒的“牵手”埋下了伏笔。

一开始,杨水云是想将纯种发酵茯茶技术推广应用于陕南夏秋茶叶的深加工。陕南地区百姓多青睐春茶,茶园多采明前、明后一段时间的嫩叶子制作春茶,到了夏天的大叶子就很少采摘和利用。杨水云想收集陕南各县的夏秋茶叶原料,运用纯种发酵茯茶技术对夏秋茶叶深加工,打造富硒茯茶。

但是,当她对收集回来的茶叶进行检测时,却发现有些茶叶中的硒含量很低,甚至检测不出硒。她深感意外,盛名在外的富硒茶产地生长的茶叶怎么就检测不出硒呢?

带着这个疑问,杨水云开始了对硒和人工富硒产业现状的研究。

杨水云可能也没想到,这一研究会让她与硒相识、对话,最后“牵手”相伴同行,并在富硒农业研究领域结出硕果。

与硒相识:人们对硒的认知经了“有毒”到“有益”

硒元素由瑞典化学家在1518年发现,但因为当时研究手段尚不成熟。杨水云说,在相当长的时间里,人们对于硒元素的认识是有偏差的。

19世纪,美国历史上发生了两起羊、马因食用含硒量高的牧草中毒致死的事件。此后很长时间,人们对于硒的研究一直集中在硒的毒性方面。直到1957年,有人发现从酿酒酵母中分离的一种生物活性因子能预防老鼠因缺乏维生素e引起的肝坏死。经进一步确认后发现,该生物活性因子是含硒的化合物。同一时期,世界上的不同地区也相继报道了用硒化合物治疗家畜疾病的事例。人们开始认识到硒对动物体的重要性。

1973年,科学家发现,硒是谷胱甘肽过氧化酶的必需成分,如果缺少硒,这个酶就没有活性,从而揭示了硒的第一个生物活性形式。从此,硒的正向生理意义才引起科学家们的重视。

同年,世界卫生组织(who)宣布,硒是人和动物正常生命活动中必不可少的微量元素。

人们对硒的认知,经历了从“有毒”到“有益”的转变。我国早期发现硒的时候,首先注重的也是它的毒性。在国家发布的gb2762-2005《食品中污染物限量》及以前版本的标准中,硒是被列入食品中污染物的,含量被限制。食品生产和加工者均应采取控制措施,使硒在食品中的含量控制在允许的范围。直到gb2762-2012《食品中污染物限量》新标准中,才取消了硒的限量规定。

硒在自然界中广泛存在,但硒的分布是不均匀的。宏观地看,硒的分布与硒矿分布有关,呈点状或带状分布。硒的点状分布特点,导致全世界大面积的土壤都是缺硒的。硒矿周围是富硒带,随着水向外流散,土壤中硒含量慢慢降低。

▲安康富硒茶园

1988年,中国营养学会公布硒是人体必需营养素。

1989年,陕西安康紫阳富硒茶成为全世界首个认定的富硒茶。

据杨水云介绍,在陕西境内的“中国硒谷”——安康市,富硒产业已成为其经济发展新引擎。安康市以紫阳为中心,各区县呈现不同程度的富硒生态环境。据安康市富硒产业发展办公室2023年最新数据显示,全市土壤总硒含量平均值为0.6mg/kg,全市中高硒土壤面积达到80%以上。

安康市是目前国内已发现的富硒土壤资源分布最广泛、最丰富的区域,安康富硒茶也由此成为一张地域名片。但是,因为缺乏行业标准,近些年同时也成了“打假重灾区”。

安康市土壤总硒含量平均值高于全国平均值近3倍,是为数不多的天然富硒地区。但硒分布总体上呈现为“南高北低”的特点。南部主要是山脉,多种植茶叶;北部主要是川地,多种植庄稼。因此北部地区农产品硒含量普遍难以达标,甚至有些地方硒不能检出。因此仅仅靠天然土壤的作用,很难实现富硒标准化。而要实现富硒产业标准化,还需要借用人工富硒技术,模仿植物生理学原理,通过根内或根外施用硒肥,最终实现标准化目的。

杨水云告诉记者,粮食中的有机硒,是安全无毒的、生物利用度高、绿色且优质的硒源。研究农作物的人工富硒技术,实现农作物硒含量的标准化,对人类健康和富硒产业发展有重要意义。

与硒对话:从人工富硒技术到纳米硒强化剂

2016年前后,杨水云带着学生开始进行人工富硒技术及农作物富硒标准化研究。

看到安康的富硒产品存在硒含量参差不齐的问题,他们研究怎样才能让农作物中的硒含量达到标准范围,既可以科学地实现人工富硒,又能让老百姓安全补硒。

▲富硒高粱

目前,市面上富硒产品产出方式无外乎两种,通过富硒土壤的天然富硒或人工施以硒肥富硒。在进行人工富硒技术研究之前,杨水云课题组首先对目前市场上人工富硒方式方法进行了调研和分析。发现人工富硒所用的肥料有两类,一类是无机硒,包括亚硒酸盐和硒酸盐等;另一类,被称为“有机硒肥”,指富含硒元素的动植物和微生物尸体,但硒含量很低,远远达不到硒肥的含量要求。经过化验分析发现,市面上所谓的“有机硒肥”很多都含有大量人为添加的无机硒。

无机硒具有成分清晰、分子量小、易吸收利用等优点,但在大剂量使用时对农作物有毒,会导致烧苗、枯叶等严重后果。用于生长周期长的农作物富硒时,需要低剂量喷施3-4次才能达到富硒效果,造成一定程度上的劳力资源浪费。更难的是,对于成熟期短的农作物,由于无机硒有毒性,既无法在短时间内多次喷施,又不能一次性大量施用。故无机硒在实现农作物富硒上,难有大作为。

对此难题,杨水云课题组研发了无毒无害的纳米硒。

纳米硒,也称为红色单质硒,其本质是由4-8个硒原子聚集而成的微粒,因其颗粒尺寸小于100纳米而得名。由于纳米硒在体积上与无机硒类似,除了无毒无害优势外,也具有很高的吸收效率和转化效率。

液体纳米硒可以直接稀释喷洒在植物叶面,也可以随滴灌系统施于植物根部。因其安全无毒,使用范围广,不会导致植物药伤等特性,可在粮食作物扬花后期和灌浆初期一次性大量喷施,以获得富硒粮食作物。

纳米硒研发出来了,效果好不好,需要验证。验证最好的方式就是田间地头的实验,拿粮食说话,拿硒含量说话。

这些年,富硒概念被炒得火热,市场对富硒食品有了需求。尤其是安康以外的地区,像陕北、关中等土壤缺硒地区。就有涉农企业找到了杨水云,让她为农作物进行人工富硒。而作为高校实验室里研究出来的成果,它需要落地,得到市场的检验。两者一拍即合。

▲杨水云与学生正在安排用无人机给农作物喷洒纳米硒

“我们给需要的农民和农企提供纳米硒,他们拿到试验田去验证,终试取得成效了就可以大面积推广。”杨水云说。

一路“硒”行:创业路上与学生农企同频同行

在接受采访时,杨水云说:“我不是一个很好的创业者。”

近年来,国家一直都在鼓励大学生创新创业,在高校带学生做科研项目、参加创业比赛很常见,但是能带领学生参与实验、研究成功,并能将科研成功转化落地的就很难得了。

杨水云早些年的研究的方向主要偏重于理论研究和应用基础研究,所获的实验室研究成果还需要有大型企业或者财力支持,才能进行科研成果的中试推进,不仅需要大量经费的前期投入,落地周期也很漫长,过程十分艰难。与之相比,纳米硒技术就显得比较接地气。

在学校从事教学科研时,杨水云欢迎感兴趣的学生报名参加纳米硒项目的落地转化实践。她会带着学生走出实验室,一起到田间地头做调研、做实验,用实践指导学生参加创新创业大赛。对学生而言,这些经历不仅可以加强理论知识的实践应用,同时也可以对未来就业创业提供一些新思路、新想法。对杨水云来说,带着学生做项目,既是给学生提供了平台和机会,也是与年轻学生的一场思想交流,以期碰撞出更多新的火花。

2022年1月,经过四个多月的比拼角逐和专业评审,杨水云带领的“西安交通大学&黑晶刚生物科技团队”在“奋进新时代·巾帼绽芳华”首届西安女性创新创业大赛中,取得了科技创新组三等奖的荣誉。

谈到这个比赛,她说学校支持、学生积极参与,加上交大科技园的助力,荣誉是大家一起努力的结果。

▲杨水云指导学生做实验

说到公司管理,杨水云有点儿头疼。她主要想做好产品研发与凯时尊龙官网app的技术支持,搞理论、搞实践,都不在话下。但管理与营销,她就显得有些无从下手。但现实往往会推着人往前走,朝着自己不擅长的领域涉猎,有时也会有意外的惊喜和收获。

2023年3月,杨水云正式退休,但她似乎比以前更加忙碌了。

这一年,她在省内外各地奔走,宣传推广人工富硒技术和纳米硒强化剂。身为科研人,她的出现为人工富硒行业背书;作为创业者,她在各种路演活动、政府推介会上促成了纳米硒与企业间的更多合作。她的足迹遍布陕北、陕南、河南、山东等地。

“目前,富硒产品的市场都还在一个萌芽阶段,市场用量不是很大,富硒产品种类也不多,我们的纳米硒的使用覆盖面和用量也就不是很多。”杨水云告诉记者,虽然如此,还是有不少企业慕名而来与她洽谈合作,大田富硒实验取得理想效果,富硒粮食、富硒豆类、富硒食用菌类、富硒水果蔬菜等农作物“遍地开花结果”。

在府谷,有富硒小米、富硒糜子;在旬阳,富硒香菇、猴头菇、平菇等富硒食用菌;在平利,有富硒水果蔬菜;在甘泉,有各种富硒豆类作物;在山东,有富硒大米、富硒小麦、富硒猕猴桃、富硒苹果等……这些年累计下来,与纳米硒合作的粮食规模约1400亩、菌类达70吨、豆类作物150亩,未来合作还会更多,数据也会不断增加。

“我希望并坚信我们的纳米硒技术可以让更多农户、农企用得上、并被市场认可,产出的粮食都达到或超过相关富硒标准。”对于市面上的高价富硒产品,杨水云并不认同。一般一亩的土地,只需添加一瓶200毫升左右的纳米硒强化剂,大约可以产出200-300公斤粮食。纳米硒强化剂价格低廉,一瓶几十块,一斤富硒粮食也就增加不到一毛钱的“富硒成本”。“市场上富硒粮食卖得很贵,我希望以后它卖得便宜点,让普通老百姓都能买得起富硒产品、补得起硒。但事实上,很难做到。”

▲在基料中添加纳米硒后,经过真菌自然转化的富硒香菇,营养价值较高。

▲指导学生参加创新创业大赛获奖

在富硒概念普及中,经常会出现一些科学和商业的“矛盾”,也许这也是很正常的发展过程,但杨水云一直坚持的是,只要与她从事农业人工富硒发展理念相悖的合作,她会谢绝。

杨水云打交道最多的是农民和涉农企业。这些小微创业群体对开展富硒产业都跃跃欲试、斗志满满,但因缺少市场经验,在合作中他们往往瞻前顾后,小心翼翼。与他们合作中,前期都是免费赠送纳米硒强化剂,在获得第三方检测认可后,企业才决定是否继续合作。

好消息是,这些年都是试验一个,成功一个。每个大田实验的第三方检测结果都是超过了富硒标准。因此,她与很多企业都达成了长期稳定的合作关系。旬阳的一家农林科技公司,常年与她进行富硒食用菌的生产合作。

这是她的经营理念,更是科研人坚守的底线。只要彼此间理念同频,合作自然就会长期稳固、顺畅同行。

谈到未来,杨水云希望人工富硒行业的发展越来越好,硒化肥的认定以及国家行业标准会越来越规范。更多的农户、农企能用得上、用得好纳米硒。老百姓也能吃得起富硒食品,安全、科学、健康补硒。

杨水云说,做科研、做企业、做人,都不能急功近利。

(本文部分图片受访者提供,特此致谢!)

责任编辑:王顺利/《新西部》杂志·新西部网

















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