農業微生物工廠大解密!微生物資材商品化的最佳良伴

文/田育志 攝影/梁偉樂

去(2020)年11月16日,由財團法人農業科技研究院(以下簡稱農科院)建置的農業微生物工廠,在屏東農業生物科技園區舉行揭幕儀式並正式開始運作,廠長黃文的表示,農業微生物工廠將扮演銜接學研界與產業界的橋梁,將微生物研發的能量轉換為量化生產的實踐方案。

微生物工廠成立雖然才半年左右,但已與多家從事微生物肥料、農藥等製劑公司合作,從菌株擴培、製程規畫、產能擴大、發酵參數最佳化、人員培訓、設備提供等方面,替微生物製劑的產業發展注入一股新的能量。

銜接學研界與產業界 農業微生物工廠應運而生

在農科院植物科技研究所擔任研究員的黃文的,長年來投入微生物發酵的研究領域,去年接下農業微生物工廠的建置任務,且擔任廠長一職。「微生物工廠其實與農委會所提出的化學農藥十年減半、植物醫師制度等,是環環相扣的。」黃文的說道,無論是要減少化學藥劑的使用,或是植物醫師在合理用藥上所扮演的角色,都得考量到農業原有的生產與管理;而微生物資材的使用,就是提供農民在降低現今化學農藥施用量的目標之下,處理農作物病蟲害的新選擇。

不過,微生物資材商品化並不容易,曾有教授研發出將微生物應用在農業的技術,並將菌株技轉給數家廠商,但二十年過去了,卻始終沒有相關商品面世。探究原因,黃文的從生產角度指出生物與化學製劑在生產門檻上的差異:「化學生產以調製為主,透過不同原料的聚合而製成;但微生物(製劑)透過發酵生產,是以細菌、真菌為主體,藉由溫度、酸鹼度、溶氧量等條件的控制,促進菌株繁殖或產生所需的代謝物。」相較於只要控制好一定變因就能複製、擴大生產的化學製劑,微生物製劑可無法如此輕易地複製。

黃文的打了個比方:「5歲孩童、25歲青年、50歲壯年到75歲老年,每個年齡層所需要的成長條件不同,微生物也是,在不同時間點培養出來的生理表現就不同。」而在實驗室的培養與廠商量產及運用之間,所需的菌株倍數可是天壤之別,如何生產大量的微生物,同時又維持生物狀態穩定,順利銜接學研界與產業界各自的強項,這就是農業微生物工廠存在的意義。

農業微生物工廠廠長黃文的表示,要達到化學農藥十年減半的目標,微生物製劑的生產與使用即扮演著重要的角色。

從技術到類商品一應俱全 業界需要的都在這

說起農業微生物工廠與學界實驗室的差異,黃文的用了「類商品」與「樣本」來做說明。一般在實驗室中試驗出的微生物或菌種,自然有其功效;但對實務應用來說,要邁向商品化就必定得經過田間測試,此時廠商需要有足夠的菌株進行一次次的試驗,很顯然地,實驗室利用三角燒瓶或是小容量的發酵槽生產出的樣品數量,不足以供應業界的需求。

於是,設有「液態發酵製程設備」與「固態發酵製程設備」的農業微生物工廠,正好滿足產業界對於菌株擴培需求的重要角色。在液態發酵製程設備中,設有100公升與1,500公升兩種不同容量的發酵槽。前者可作為發酵量產的中間菌種槽,將實驗室培養出的菌種接種過來,建立擴大量產效益的穩定性資料,作為後續優化1,500公升量產槽製程的參考;也可生產少量的樣品供田間試驗使用。而後者則是工廠級的發酵槽,不僅能驗證微生物製劑發酵量產技術的製程,對於仍處於商品評估階段、尚未投入市場的業者而言,也能以代工方式協助業者生產前期商品。

農業微生物工廠備有固態發酵製程設備,可因應不同產品的開發需求。圖為固態發酵樣品。

接著,黃文的指向「400L大型滅菌釜」與「發酵培養室」說道,並非所有菌種都適合在潮溼的環境培養,例如真菌的孢子,一般會散布在空氣中或葉片上,若將它泡在水裡,培養出的菌株會喪失許多特性,考量廠商有各種不同開發需求,故設置了固態發酵製程設備。

透過液態與固態發酵製程設備,農業微生物工廠生產的菌株數量,足以供業者進行試驗或作為商品販售;再加上從設備到製程,都是根據產業所需而打造,在此處生產、培育出的菌株,規格上與業界並無太大差別,只是未進一步申請商品登記而已,這也是為什麼黃文的會以「類商品」來做稱呼。此外,黃文的透露目前已經提出工廠登記申請,操作規範與檢查程序皆依照《職業安全衛生法》的要求執行,未來若業者有設廠需求,都能參考農業微生物工廠現有的生產架構,或由其做輔導規畫。

亞亮生技與農業微生物工廠合作,設法讓商品「強強菌」的菌株穩定度和產率提升。

多家廠商遞出橄欖枝 省下設備與時間成本

從設備、製程到發酵上的專業技術,農業微生物工廠在軟、硬體上的充足,使得成立至今剛滿半年不久,就有多家業界廠商伸出橄欖枝進行合作。

專責開發微生物製劑的亞亮生技股份有限公司農業部經理廖恒賢表示,公司以貝萊斯芽孢桿菌研發出具抗紫外線、耐化學性的微生物農藥產品「強強菌」後,在商品化的過程中,為維持菌株擴培後的穩定度、並提升產率,便與農業微生物工廠合作,試驗出製程擴大時所需的發酵條件參數;另一位經理林文桔則補充說道,亞亮現有的產品多以粉劑為主,為了優化製劑的乾燥方式,也曾向微生物工廠借用不同乾燥程序的設備進行實驗,省去測試階段的設備成本投資。

農業微生物工廠的劑型調製設備,可優化粉劑的製作程序。

而從農委會農業藥物毒物試驗所技轉枯草桿菌CB36的萬德福生物科技股份有限公司,先前苦無菌株發酵的經驗、設備與人力,遲遲無法開發商品,萬德福生物科技董事長林國欽直言:「不論是透過不斷的田間試驗,找出有效的商品調製方式,或是之後要量產的經濟規模,在在都需要足夠且穩定的菌株原料。」所以農業微生物工廠設廠後,林國欽也找上門來請工廠代工擴培菌株。

以發展綠色循環科技、利用生物科技發酵技術生產有機肥料的大統生技,在董事長林振發的帶領下,數年前就開始針對禽畜糞的汙染與再生利用進行研究,林振發表示,半年前與農科院簽署合約後,已在臺南官田的研發試驗工廠進行上百次的菌株試驗,並進入田間測試階段,接下來大統生技將在屏東農業生物科技園區建立旗艦工廠,進行商品量產,過程中也會借重農業微生物工廠的設備、製程、操作、檢測等專業技術來協助設廠。

萬德福生物科技董事長林國欽也與農業微生物工廠合作,代工擴培菌株。

以產業基地為定位 攜手業界培訓專業人才

提及替業者代工,黃文的特別強調,這並不是微生物工廠設立的唯一目的;從現有的產業邏輯來看,許多代工廠除了代工,也發展自有產品,黃文的直白地說:「沒有業者想要把好不容易買來的技轉資料提供給代工廠,因為你不會知道對方幫你做完修正開發後,會不會自己生產其他的競爭性商品。」林國欽也提及,從藥毒所技轉完枯草桿菌後,曾有他家業者想提出合作,但基於技術保密的考量,最終沒有點頭答應。

而萬德福生技之所以願意委託農業微生物工廠代工菌株原料,是因為工廠是由財團法人身分的農科院成立,並不以生產商品的盈利為目標,自然能避免日後在市場上與業者競爭。黃文的也藉此重申,農業微生物工廠協助代工微生物原料,以及確保其穩定性,而後續如何調製、加工並開發成商品,都是由各家業者進行。

「我們仍是站在產業輔導的角度,代工的目的是讓業者有足夠的原料可以調配商品,去做市場驗證。」黃文的表示,農業微生物工廠絕非以代工廠自居,若業者開發的產品能通過市場考驗、賺取盈利,就有能力轉為自行生產原料,這將會是工廠輔導成功的例子,「希望業者兩、三年就從微生物工廠畢業,我們從來都不會想把所有業者的代工都抓在手上。」

為了因應未來有更多業者獨立設廠,農業微生物工廠也正著手進行「人才培訓」的規畫。微生物發酵的製程,除了要有設備,更要有懂得操作的人員,黃文的表示,業者若有需要,都能與微生物工廠合作,派送員工前來受訓,學習生產專業技術。

正如黃文的所言,從菌株擴培、製程擴大,到設廠後的建置規畫與人才培訓,農業微生物工廠期許自己能成為微生物製劑產業的基地,持續提供資源與支援,扶植產業的軟、硬實力,讓更多業者產生信心,一起把這塊餅給做大。

專精發酵技術、生產有機肥料的大統生技,在農業微生物工廠協助下擴培菌株,讓微生物製劑產量足以進行田間試驗。(圖片提供/大統生技)

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