青岛日报社/观海新闻2月25日讯 “本来需要3个月以上的实验，现在通过新仪器两天即可完成。”日前，中国科学院青岛生物能源与过程研究所（以下简称“青岛能源所”）产业化公司青岛星赛生物科技有限公司举行高通量流式拉曼分选仪FlowRACS全球首发仪式。该仪器以无需标记、高通量、高精度等优点，为感染精准用药、海洋资源挖掘等领域提供了利器，让诸多科研人员倍感欣喜。
该科研仪器的诞生，背后离不开大量的基础研究。近年来，青岛能源所立足青岛的海洋特色，聚焦海藻这一海洋植物，系统建立微藻能源全技术链研发队伍，诞生了一批填补国际空白的新技术、新设备，推动了微藻在美容产品、医药产品、能源产品领域的应用。
国际首次：微藻制备甘油葡糖苷实现产业化
“我们每一次呼吸，其中有一半的氧气来自微藻。” 在青岛能源所微生物制造工程中心，青岛能源所研究员栾国栋开门见山，介绍微藻的重要性，以及团队以微藻为核心进行的基础研究和应用研究。
微藻是一类个体微小、结构简单的植物，可以进行光合作用，制造糖类、油脂等有机物，并释放氧气。作为一类单细胞低等植物，微藻一般只有在显微镜下才能辨别其形态和大小。
“微藻广泛分布在各种自然环境中，所在水体环境有深有浅，温度有高有低，光照有强有弱，在严酷的生存环境下，微藻是如何适应的呢？”通过大量基础研究，青岛能源所微生物制造工程中心的科研人员发现，螺旋藻这种微藻在耐受高盐度环境情况下，可以通过在体内积累甘油葡糖苷等物质，减少体内外盐度的渗透和吸收，以此起到保持水分的作用。
这个发现，开辟了利用螺旋藻规模养殖制备甘油葡糖苷的另一种可能。近年来，团队基于微藻高盐胁迫耐受机制的系统基础研究，创制了螺旋藻甘油葡糖苷的先进生物制造技术，建立了甘油葡糖苷的新型制备路线，并实现产业化。
“传统的方法是利用酶法制备，但是目前其转化率不高、杂质较多且后期纯化成本较大。” 栾国栋说，他们研发的技术可以直接实现99%以上高纯度制备，而且纯化过程完全无需使用各种有机溶剂，绿色无污染，产品的质量、安全性以及市场接受度都显著提高。
甘油葡糖苷拥有优异的保湿能力，是化妆品重要的原料。目前，青岛能源所已成立青岛中科蓝智生物科技发展有限公司，建立国内首个甘油葡糖苷企业标准，实现甘油葡糖苷的稳定量产和化妆品等产品的商业化销售，成为国际上首家将微藻制备甘油葡糖苷技术产业化的企业。
2021年，中科蓝智公司获得千万级A轮融资，并于当年11月在蓝海股权交易中心举行挂牌仪式。面向未来，青岛能源所和中科蓝智的人员充满期待。据介绍，他们将继续打造高品质天然藻类活性物质的研发生产体系，实现美容等产品的绿色生物制造。
国际首次：工业微藻实现“藻油分子结构的定制化”
同样是微藻，青岛能源所单细胞中心副研究员辛一等科研人员则把目光盯向微拟球藻。“微拟球藻体内的含油量非常高，它就像是一个小油包。”辛一介绍，前期他们主要用来做生物柴油，之后又发现其胞内二十碳五烯酸（EPA）的含量比较高，也可用于保健品。
科研人员打趣地说，微拟球藻吃的是二氧化碳和阳光，产出的是油。目前，国际上已将微藻生物柴油作为先进生物燃料的主要发展技术路线之一。美国自20世纪70年代就开始开展研究，获得了三百多种产油微藻，其中微拟球藻的脂质比例高达68%。
我国从“十一五”末期特别是在“十二五”时期开始，包括中科院、中国海洋大学等院校对微藻生物柴油进行了比较集中的研究。青岛能源所系统建立了藻种选育、规模培养、加工利用等微藻能源全技术链的研发队伍，在微藻生物能源的基础研究、共性关键技术以及中试放大方面开展了系统性研究。
油脂分子结构的设计，是微藻产品高值化的重要途径之一。“在微拟球藻生产的藻油中，同时含有饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸（MUFA）与多不饱和脂肪酸（PUFA）。如果MUFA含量高，藻油适合作为生物燃料；而如果PUFA（如EPA等）含量高，藻油则更适合作为人体保健品。” 辛一说，通过基因工程控制三种成分的比例，他们在业界首次实现了工业微藻“藻油品质的定制化”。这就相当于利用一个开关，可以自由控制藻油品质，用于生物燃料或者保健品。
而在基础研究的前端，青岛能源所正在利用最新的技术和工具，加快探索，寻找产油更多、生长更快的微藻。青岛能源所单细胞中心研发出高通量流式拉曼分选仪，用于微藻中产油基因的高通量功能筛选。研究人员比喻说，当高速液流通过该设备时，就好似成千上万人排队过安检一样，特殊的个体将被筛选出来，后续再专门进行研究。
高通量、自动化的科研设备，为微藻海洋资源挖掘打开了一扇大门。青岛能源所在微藻制油领域的后端工作属于加工，前端工作属于育种。“种子是不可复制的，我们正致力于工业微藻的分子育种，以保障藻种的原始创新与自主可控。”青岛能源所单细胞中心徐健研究员说。（青岛日报/观海新闻记者 李勋祥）
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