趙超：挖掘海藻資源的無(wú)限可能性

肖貞林

趙超，1983年12月生，民進(jìn)會(huì)員，中山大學(xué)與國(guó)家海洋局第三海洋研究所聯(lián)合培養(yǎng)海洋生物學(xué)博士，美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校訪問(wèn)副研究員、客座講師，福建農(nóng)林大學(xué)副教授，生物能源研究所副所長(zhǎng)，碩士生導(dǎo)師。福建省杰出青年科學(xué)基金獲得者、

“金山學(xué)者”優(yōu)秀人才，智利國(guó)家科學(xué)技術(shù)研究委員會(huì)化學(xué)部項(xiàng)目評(píng)審專家，美國(guó)食品技術(shù)協(xié)會(huì)專家會(huì)員，Journal of Agronomy and Agricultural Aspects主編，International Journal of Food Science and Biotechnology編委。他師從我國(guó)海洋生物基因工程主要奠基人徐洵院士，5次公派赴美訪學(xué)研究，先后在華中農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)微生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中山大學(xué)有害生物控制與資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家海洋局海洋生物遺傳資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)科學(xué)院海洋生物資源可持續(xù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等學(xué)習(xí)，現(xiàn)從事?tīng)I(yíng)養(yǎng)基因組學(xué)、海藻應(yīng)用與糖化學(xué)生物學(xué)方面的研究。

2012年以來(lái)，已主持包括國(guó)家自然科學(xué)基金、福建省高校產(chǎn)學(xué)合作科技重大項(xiàng)目、省屬高校專項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目等國(guó)家級(jí)及部省級(jí)課題12項(xiàng)，參與國(guó)家科技支撐計(jì)劃等國(guó)家級(jí)課題5項(xiàng)，福建農(nóng)林大學(xué)“校杰出青年科研人才”培養(yǎng)專項(xiàng)基金獲得者。他所獲中國(guó)博士后科學(xué)基金特別資助和一等資助，均為同批次海洋科學(xué)領(lǐng)域福建省唯一獲得資助項(xiàng)目。他還獲得了2014年中國(guó)輕工業(yè)優(yōu)秀教材三等獎(jiǎng)、第三屆高等林（農(nóng)）業(yè)研究?jī)?yōu)秀論文三等獎(jiǎng)、市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文50多篇，以第一作者身份發(fā)表了SCI論文22篇，已授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利13項(xiàng)，申請(qǐng)發(fā)明專利57項(xiàng)（國(guó)際專利1項(xiàng)及美國(guó)專利1項(xiàng)）。

甜食因其美妙的口感而擁有大批忠實(shí)擁躉，卻又因其高能量而令很多人望而卻步。作為糖類大家族中的一員，功能性寡糖（又名低聚糖）具有多種有益人體健康的生理功能，而且很難或不會(huì)被人體消化吸收，可在低能量食品和功能性食品中發(fā)揮作用，最大限度地滿足那些喜愛(ài)甜食又擔(dān)心發(fā)胖者的要求，還可供糖尿病人、肥胖病人食用。由于其功能的多樣性和獨(dú)特性，被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、化妝品、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。

目前，國(guó)際上對(duì)特征寡糖的研究日益深入。2016年3月，化學(xué)領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Chemical Communications發(fā)表了一篇論文，論述了在人體功能寡糖合成及其應(yīng)用研究領(lǐng)域取得的重要進(jìn)展，該研究發(fā)展的化學(xué)酶法精準(zhǔn)合成復(fù)雜糖鏈的高效體系，為深入理解和研究人體功能寡糖對(duì)腸道微生物的調(diào)節(jié)作用提供了一種新的研究手段。

“復(fù)雜寡糖和糖綴合物的功能與構(gòu)效關(guān)系研究，目前已成為全球熱點(diǎn)研究方向之一。我的研究利用新型高活性嗜熱聚球藻巖藻糖基轉(zhuǎn)移酶，在國(guó)際上率先完成了人體重要功能寡糖LNFP-I的化學(xué)酶法克級(jí)生產(chǎn)及純化體系，并證實(shí)了其對(duì)腸道益生菌的增殖活性。”論文作者趙超說(shuō)。現(xiàn)為福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院副教授的他，是一位在海藻應(yīng)用生物學(xué)、營(yíng)養(yǎng)基因組學(xué)和糖生物學(xué)上都取得了諸多成果的“八零后”。

立足實(shí)際，著眼創(chuàng)新

“隨著海洋生物產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，許多國(guó)家都將加速海洋生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作為戰(zhàn)略重點(diǎn)，力求催生新產(chǎn)業(yè)，形成新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。”趙超說(shuō)：“作為一類寶貴的海洋資源，海藻一直是人們研究、開(kāi)發(fā)和利用的重點(diǎn)。而海藻高值化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，是海洋生物產(chǎn)業(yè)的重要方面，也是我國(guó)‘十三五期間的重點(diǎn)任務(wù)。”

目前，我國(guó)海藻在總產(chǎn)量、養(yǎng)殖規(guī)模方面均居世界首位。但相對(duì)于其他發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)對(duì)海藻的開(kāi)發(fā)利用較為粗放，對(duì)海藻的深加工率較低，尤其是海藻功能性食品研發(fā)不足，成為限制行業(yè)可持續(xù)發(fā)展和資源高效利用的瓶頸。

“要想發(fā)展海藻產(chǎn)業(yè)，就必須深入研究和開(kāi)發(fā)海藻類產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)與功能性，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。”趙超說(shuō)，“福建省擁有我國(guó)重要大型海洋藻類的資源和產(chǎn)業(yè)。立足與此，以福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院為依托，針對(duì)福建省海藻相關(guān)產(chǎn)品的加工技術(shù)瓶頸，我開(kāi)始了對(duì)于海藻營(yíng)養(yǎng)與功能性食品的研究與開(kāi)發(fā)。”

在這個(gè)項(xiàng)目中，趙超提出滸苔、馬尾藻、巨藻等海藻的特殊功能產(chǎn)品開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用，研發(fā)海藻營(yíng)養(yǎng)與生物活性成分的高效提取、快速篩選與鑒定技術(shù)，低成本高效益地獲得高純度的海藻生物活性物質(zhì)。研發(fā)優(yōu)質(zhì)海藻營(yíng)養(yǎng)和功能性食品，開(kāi)展產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究與示范，有利于提高大型海藻的資源利用率。同時(shí)，挖掘特殊功能以提高產(chǎn)品附加值，開(kāi)發(fā)特殊功能產(chǎn)品、功能保健品，市場(chǎng)潛力巨大，不僅能有效滿足加工企業(yè)對(duì)新技術(shù)和優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品的迫切需求，同時(shí)也適應(yīng)現(xiàn)代人對(duì)健康飲食和生態(tài)保健的需要，有利于促進(jìn)福建省海洋戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

“醫(yī)食”結(jié)合，人文關(guān)懷

“海藻寡糖低熱穩(wěn)定、安全無(wú)毒、吸濕性強(qiáng)且不易被胃腸道消化，具有改善血糖含量、促進(jìn)體內(nèi)胰島素分泌、調(diào)節(jié)腸道微生物區(qū)系等生理功能。”趙超解釋道，“而目前對(duì)海藻中的褐藻及紅藻寡糖的研究較多，對(duì)綠藻寡糖的功能性研究較少。因此，對(duì)綠藻寡糖的研究是一個(gè)極具價(jià)值的方向。”

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)綠藻生物質(zhì)的研究十分有限，趙超課題組應(yīng)用現(xiàn)代生物組學(xué)技術(shù)系統(tǒng)開(kāi)展綠藻的高值化開(kāi)發(fā)利用。“我的研究主要分為兩個(gè)方面：基于多組學(xué)技術(shù)的降解綠藻產(chǎn)糖菌群的微生物群落結(jié)構(gòu)與功能研究、基于腸道微生態(tài)學(xué)的綠藻寡糖改善T2DM胰島素抵抗的分子機(jī)制研究。”2015年9月，趙超因其研究成果獲邀參加在美國(guó)波士頓哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院舉辦的第十八屆功能食品中心國(guó)際會(huì)議，并作邀請(qǐng)報(bào)告。

一方面，當(dāng)前糖尿病發(fā)病率逐年增加，已成為繼心腦血管病、腫瘤之后危害人類健康的第三大慢性疾病，而胰島素抵抗是2型糖尿病（T2DM）發(fā)病的關(guān)鍵因素。針對(duì)胰島素抵抗治療是防治T2DM及代謝綜合征的關(guān)鍵，探討其發(fā)病機(jī)制和尋找切實(shí)有效的治療藥物勢(shì)在必行，開(kāi)發(fā)高效低毒的降糖天然海洋藥物成為當(dāng)前全球關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。

腸道菌群與胰島素抵抗及T2DM發(fā)病密切相關(guān)。近年更多的世界前沿醫(yī)學(xué)研究將目光聚焦于腸道菌群對(duì)T2DM的影響.逐漸嘗試通過(guò)以功能寡糖為代表的功能因子干預(yù)調(diào)節(jié)腸道菌群達(dá)到防治效果。

“在美國(guó)加州大學(xué)戴維斯分校研究期間，我曾在國(guó)際上率先利用化學(xué)酶法完成了人體重要巖藻糖基化寡糖LNFP-I的克級(jí)生產(chǎn)，并證實(shí)了其對(duì)腸道益生菌雙歧桿菌的增殖活性，為精準(zhǔn)研究功能寡糖對(duì)腸道微生態(tài)的作用提供了新的研究手段。”趙超補(bǔ)充道，“但目前對(duì)腸道菌群的改變與T2DM易感性的增加是否有關(guān)，以及腸道菌群的改變是T2DM發(fā)病的原因還是結(jié)果尚無(wú)定論。腸道菌群與藥物參與機(jī)體代謝的確切機(jī)制有待更深入的研究。”

另一方面，海藻資源特別是海藻加工副產(chǎn)物藻渣，還可被開(kāi)發(fā)利用為生產(chǎn)生物燃料，對(duì)解決我國(guó)生物燃料產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的難題及解決海洋環(huán)境生態(tài)問(wèn)題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

綠藻中糖類和粗纖維含量豐富，是良好的生產(chǎn)生物燃料的原料。綠藻具有不與糧食爭(zhēng)耕地、易于養(yǎng)殖、生物量大、廉價(jià)易得等優(yōu)勢(shì)，是寶貴的可再生生物質(zhì)資源，可為生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)提供充足廉價(jià)的原料供應(yīng)。長(zhǎng)久以來(lái).綠藻作為潛在生物質(zhì)能原料來(lái)源卻被忽視。利用綠藻生產(chǎn)生物燃料，既能解決原料問(wèn)題，降低生產(chǎn)成本，又能解決綠潮帶來(lái)的環(huán)境、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。

“當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外對(duì)降解綠藻滸苔的研究十分有限，對(duì)基于組學(xué)技術(shù)研究發(fā)酵綠藻滸苔產(chǎn)生物燃?xì)獾木航Y(jié)構(gòu)及功能的研究報(bào)道更少。該研究是迄今對(duì)綠藻發(fā)酵菌群結(jié)構(gòu)及功能的一個(gè)較為深入的研究。”

對(duì)于趙超來(lái)說(shuō)，海藻資源中具有無(wú)限可能性，而他的任務(wù)只是把它們挖掘出來(lái)。“既能發(fā)現(xiàn)生物學(xué)的秘密.又能造福于人民，何樂(lè)而不為呢？”“八零后”趙超這樣說(shuō)道。