绿藻资源的生物转化关键技术研发及产业化应用

浒苔（Enteromorpha prolifera）和石莼（Ulva lactuca）是中国黄海、东海分布最主要的两类大型绿藻，同属于绿藻纲、石莼目。它们具有良好食、药用价值，如《本草纲目》、《临海异物志》等文献所记载。其中，条浒苔（俗称海苔）年养殖量超过10万吨；野生石莼资源超过50万吨。在该省黄海海域，自2007年以来连续11年暴发绿潮浒苔，年生物量达1000万吨。作为三种海洋大型藻类之一，绿藻相比褐藻、红藻，其基础研究薄弱，利用水平不高，缺乏精深加工的关键技术及相关质量标准。只有突破上述瓶颈，才能有效提升中国绿藻加工产业的整体水平。

项目组以绿藻浒苔、石莼为研究对象，针对藻体胞壁特性、多糖结构、理化质构特性及生物活性进行系统研究。探索出一系列具有自主知识产权的绿藻生物工程技术，攻克了绿藻温和高效转化关键技术，率先实现绿藻综合利用及其产品的成果转化与产业化推广。实现精准生物肥、绿藻多糖等农用制品的生产，新增直接经济效益46773.95万元，间接经济效益5247.4万元，获得显著示范效应、经济效益。

具体创新内容包括：

1. 系统性阐明了绿藻糖链分子结构、理化性质、生物学功能及其空间定量构效关系，首次构建以硫酸鼠李糖水解酶、葡萄糖醛酸裂合酶为主的绿藻工具酶系，明晰酶多位点催化与调控机制，完善了绿藻工具酶基础理论体系，为高值化应用奠定理论基础。

2. 创新性建立了绿藻资源的生物转化关键技术，突破了藻体温和破壁液化与高效提取转化技术瓶颈。开发了具有自主知识产权菌株的绿藻工具酶的液体高通量发酵与规模化制备技术、高浓度绿藻（12-15%w/v）酶酵耦合液化技术、基于计算机在线智能控制的硫酸鼠李低聚糖酶法精准制备技术、人工智能神经网络下的糖链构效实时预测系统、稳定性叶绿素制取以及非酸温和预处理乙醇转化技术，开拓了绿藻资源高值化综合利用的新领域。

3. 成立首个国家级绿藻研究与应用技术中心，搭建起唯一的绿藻资源化利用技术集成、中试放大、人才培养、信息共享、产品孵化的创新平台。建立起硫酸鼠李多糖、低聚糖、小分子活性提取物检测方法、质量标准及性能评价等应用技术体系。

4. 开发绿藻多糖工具酶、硫酸鼠李低聚糖、稳定性叶绿素、农用精准生物肥、功能性饲料添加剂、新型植物病害生物防治等生物制品。在农用制品领域实现绿藻精深加工的成果转化与产业化推广，开拓了中国海藻加工的利用范围，有效完善了产业整体技术水平。

项目技术成果自2012年进行绿藻酶酵耦合液化中试放大，在青岛海大生物集团有限公司转化并批量生产。2015年依托绿藻提取物高效制备技术依次建成年产300吨绿藻多糖、年产1万吨级海藻菌肥、年产1万吨级海藻有机复混肥生产线，实现了18种绿藻产品的产业化应用。2016年发酵产物下游分离与制取技术在威海温喜生物科技有限公司进行转化应用，建成年产2万吨级海藻有机肥及复混肥料生产线。以上成果转化，有力推动企业的科技进步，完成单位累计新增直接经济效益46773.95万元。期间通过创新，在绿藻生物转化关键技术及应用领域获得国家授权专利10项，发表高水平SCI论文10篇。

浒苔（Enteromorpha prolifera）和石莼（Ulva lactuca）是中国黄海、东海分布最主要的两类大型绿藻，同属于绿藻纲、石莼目，具有良好食、药用价值（本草纲目、临海异物志等）。其中条浒苔（俗称海苔）年养殖量有10万吨以上；野生石莼资源超过50万吨；在该省黄海海域自07年来连续11年暴发绿潮浒苔，年生物量达1000万吨。作为三种海洋大型藻类之一的绿藻，相比褐藻、红藻，其基础研究薄弱，利用水平不高，缺乏精深加工的关键技术及相关质量标准，只有突破上述瓶颈，才能有效提升中国绿藻加工产业的整体水平。 项目组以绿藻浒苔、石莼为研究对象，针对藻体胞壁特性、多糖结构、理化质构特性及生物活性进行系统研究；探索出一系列具有自主知识产权的绿藻生物工程技术，攻克了绿藻温和高效转化关键技术，率先实现绿藻综合利用及其产品的成果转化与产业化推广，实现精准生物肥、绿藻多糖等农用制品的生产，新增直接经济效益46773.95万元，间接经济效益5247.4万元，获得显著示范效应、经济效益。 具体创新内容包括： （1）系统性阐明了绿藻糖链分子结构、理化性质、生物学功能及其空间定量构效关系，首次构建以硫酸鼠李糖水解酶、葡萄糖醛酸裂合酶为主的绿藻工具酶系，明晰酶多位点催化与调控机制，完善了绿藻工具酶基础理论体系，为高值化应用奠定理论基础。（2）创新性建立了绿藻资源的生物转化关键技术，突破了藻体温和破壁液化与高效提取转化技术瓶颈，开发了具有自主知识产权菌株的绿藻工具酶的液体高通量发酵与规模化制备技术、高浓度绿藻（12-15%w/v）酶酵耦合液化技术、基于计算机在线智能控制的硫酸鼠李低聚糖酶法精准制备技术、人工智能神经网络下的糖链构效实时预测系统、稳定性叶绿素制取以及非酸温和预处理乙醇转化技术，开拓了绿藻资源高值化综合利用的新领域。（3）成立首个国家级绿藻研究与应用技术中心，搭建起唯一的绿藻资源化利用技术集成、中试放大、人才培养、信息共享、产品孵化的创新平台，建立起硫酸鼠李多糖、低聚糖、小分子活性提取物检测方法、质量标准及性能评价等应用技术体系。（4）开发绿藻多糖工具酶、硫酸鼠李低聚糖、稳定性叶绿素、农用精准生物肥、功能性饲料添加剂、新型植物病害生物防治等生物制品。在农用制品领域实现绿藻精深加工的成果转化与产业化推广，开拓了中国海藻加工的利用范围，有效完善了产业整体技术水平。 项目技术成果自2012年进行绿藻酶酵耦合液化中试放大，在青岛海大生物集团有限公司转化并批量生产。2015年依托绿藻提取物高效制备技术依次建成年产300吨绿藻多糖、年产1万吨级海藻菌肥、年产1万吨级海藻有机复混肥生产线，实现了18种绿藻产品的产业化应用。2016年发酵产物下游分离与制取技术在威海温喜生物科技有限公司进行转化应用，建成年产2万吨级海藻有机肥及复混肥料生产线。以上成果转化，有力推动企业的科技进步，完成单位累计新增直接经济效益46773.95万元。期间通过创新，在绿藻生物转化关键技术及应用领域获得国家授权专利10项，发表高水平SCI论文10篇。