滸苔是一種有著極強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)能力與繁殖能力的石莼科、滸苔屬的大型海藻，在各沿海國家近海廣泛分布。它雖無毒，但大規(guī)模暴發(fā)會(huì)影響海底藻類和養(yǎng)殖水產(chǎn)品的生長，甚至對(duì)其他海洋生物造成不利影響。
自2007年以來，滸苔綠潮已連續(xù)15年侵襲我國黃渤海海域，呈現(xiàn)連年增加的趨勢，2021年青島海域滸苔災(zāi)害是歷史以來最大規(guī)模的一次暴發(fā)，最大覆蓋面積達(dá)1746平方千米，是2020年最大覆蓋面積的9倍?！吨袊Ｑ鬄?zāi)害公報(bào)》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2008年爆發(fā)的滸苔綠潮，在山東省、江蘇省沿岸和近海海域最為嚴(yán)重，造成直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)13.22億元。
在此背景下，如何有效“打滸”，更好地挖掘其生物資源價(jià)值，成為熱點(diǎn)話題。中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所畜禽健康養(yǎng)殖與農(nóng)牧復(fù)合生態(tài)研究中心吳信研究員和青島海大生物集團(tuán)股份有限公司聯(lián)合共建的海藻源無抗飼料研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，先后聯(lián)合湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所、江西省科學(xué)院生物資源研究所、埃塞俄比亞巴哈達(dá)爾大學(xué)等單位開展系列研究，攻克了海藻酶解多糖與金屬離子螯合技術(shù)，開發(fā)出具有生物活性、高效穩(wěn)定的滸苔多糖飼料添加劑。
猜想：滸苔能否改善動(dòng)物腸道健康？
大規(guī)模暴發(fā)的滸苔雖招人厭，但它并非一無是處。一些研究發(fā)現(xiàn)，滸苔中某些成分可以有效治療皮膚癌，還能有解毒煙堿，有著良好的藥理作用。在能源利用方面，它也可以轉(zhuǎn)化制成生物質(zhì)油，成為一種制造新能源的原材料。
“我國醫(yī)藉和民間經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，大型綠藻不僅具有豐富的營養(yǎng)價(jià)值，而且具有清熱解毒、抗菌消炎、降膽固醇、消腫利尿化疾等功效。”吳信表示，一些沿海地區(qū)至今流傳用滸苔煎服用于治療急慢性腸胃炎的方法，廣東則將滸苔制作成消暑解毒飲料，另有沿海地區(qū)居民用其做成餅、包子、湯料、調(diào)味品等。
滸苔多糖是滸苔的主要活性物質(zhì)，可通過生物酶解后提取得到。大量研究表明，滸苔多糖擁有獨(dú)特的海洋硫酸基團(tuán)，具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗突變、抗輻射、抗凝血及抗病毒等多種功效。中國工程院院士管華詩曾開發(fā)第一個(gè)海洋藥物藻酸雙酯鈉，用于心腦血管疾病治療。在動(dòng)物營養(yǎng)領(lǐng)域，已有酵母細(xì)胞壁多糖、香菇多糖、黃芪多糖、殼寡糖等作為飼料添加劑使用。
這給研究團(tuán)隊(duì)一個(gè)啟示：滸苔多糖是否也能在動(dòng)物腸道健康等方面發(fā)揮作用，進(jìn)而應(yīng)用于動(dòng)物營養(yǎng)領(lǐng)域？
其實(shí)，國際上以海藻粉作為水產(chǎn)及畜牧飼料已有幾十年的歷史，愛爾蘭、英國、南非、印度、新西蘭等國家都建立了海藻飼料專業(yè)工廠來規(guī)?；a(chǎn)海藻飼料。海藻粉含有極為豐富而獨(dú)特的營養(yǎng)物質(zhì)，很多試驗(yàn)和研究證明海藻對(duì)動(dòng)物無毒副作用，作飼料添加劑使用能改進(jìn)飼料的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)并提高飼料利用率，對(duì)多數(shù)鰻魚、蝦、蟹有較好的促生長作用。
吳信介紹，挪威是世界上最大的海藻粉飼料生產(chǎn)國，而丹麥、英國、法國、美國、加拿大、日本等國在動(dòng)物飼料中都加有一定比率的海藻粉。我國近10年來對(duì)海藻飼料粉進(jìn)行了一些研究，但與發(fā)達(dá)國家相比，其生產(chǎn)和應(yīng)用水平還相距甚遠(yuǎn)。
“滸苔的環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，在低光照和低溫等不利條件下都可以繁殖。綜合上述相關(guān)因素，我們團(tuán)隊(duì)開始考慮將滸苔和動(dòng)物腸道健康聯(lián)系起來，并最終研究出了海藻多糖飼料添加劑?！眳切耪f。
難點(diǎn)：發(fā)現(xiàn)滸苔多糖最出色的片段
通過開展系列研究，上述團(tuán)隊(duì)攻克了海藻酶解多糖與金屬離子螯合技術(shù)，開發(fā)出具有生物活性、高效穩(wěn)定的海藻多糖飼系列料添加劑，并在河南廣安生物集團(tuán)、湖南唐人神集團(tuán)有限公司等企業(yè)開展了一系列動(dòng)物“替抗”試驗(yàn)，探索了滸苔多糖及其絡(luò)合物對(duì)動(dòng)物腸道健康、機(jī)體免疫力和抗氧化等方面的影響和調(diào)控機(jī)制。
“滸苔多糖的結(jié)構(gòu)是十分復(fù)雜的，如何高效利用其中的主要活性成分且不干擾其他成分發(fā)揮功效的同時(shí)結(jié)合金屬離子發(fā)揮雙重作用，是該研究最大的難點(diǎn)?！眳切沤榻B，從產(chǎn)滸苔多糖降解酶微生物的篩選，到酶的高通量制備，以及滸苔多糖的分子量精準(zhǔn)制備，團(tuán)隊(duì)每一步都經(jīng)歷了無數(shù)次試驗(yàn)，從無數(shù)次失敗中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，最終得到了最出色的高活性多糖片段。
研究結(jié)果表明，滸苔多糖可改善動(dòng)物機(jī)體生長性能，促進(jìn)腸道發(fā)育，提高腸道免疫應(yīng)答，調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)。滸苔多糖及其金屬絡(luò)合物在肉雞、仔豬、母子豬一體化上都有一定生產(chǎn)效率上的表現(xiàn)。
“我們利用LPS造模仔豬應(yīng)激模型研究發(fā)現(xiàn)，滸苔多糖可以代替抗生素預(yù)防仔豬腹瀉，提高仔豬天然免疫能力、降低腸道炎癥因子的表達(dá)。在肉雞日糧添加滸苔多糖發(fā)現(xiàn)，滸苔多糖組的飼糧體重和平均日增均顯著高于基礎(chǔ)飼糧。在飼糧中添加滸苔多糖鋅絡(luò)合物發(fā)現(xiàn)，滸苔多糖鋅可以調(diào)節(jié)肉雞回腸氨基酸表觀消化率，促進(jìn)氨基酸代謝，降低氧化應(yīng)激相關(guān)蛋白質(zhì)的分解，從而改善生長性能?！眳切耪f。
同時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)，飼喂?jié)G苔多糖的雞空腸和回腸組織的絨毛高度明顯延長，隱窩深度較短，絨毛高度與隱窩深度比值較高。在蛋雞日糧中分別添加滸苔多糖1%、2%和3%，結(jié)果表明3種添加比例的滸苔多糖均可極顯著提高蛋雞的產(chǎn)蛋率和日產(chǎn)蛋量；滸苔多糖鐵可改善缺鐵性貧血，提高仔豬對(duì)鐵的吸收，還可提高母豬繁殖性能，提高仔豬初生重、生長速度和免疫力。
“這些結(jié)果都表明，滸苔多糖及其金屬絡(luò)合物可有效緩解動(dòng)物生產(chǎn)過程中多種應(yīng)激因素造成的不良影響，提高動(dòng)物生產(chǎn)效率和健康養(yǎng)殖的降抗與替抗技術(shù)，既能有效保障畜禽產(chǎn)業(yè)發(fā)展又能保障食品安全，對(duì)促進(jìn)滸苔資源化利用、緩解滸苔暴發(fā)帶來的生態(tài)環(huán)境危害也具有重要生態(tài)意義。”吳信說。
展望：規(guī)模應(yīng)用后可將數(shù)十萬噸滸苔變廢為寶
僅青島海域2021年滸苔的最大覆蓋面積就達(dá)1746平方千米，那么，這項(xiàng)研究成果能為治理滸苔貢獻(xiàn)多少力量？
“2021年全國飼料總產(chǎn)量為2.9億噸，其中豬飼料產(chǎn)量1.3億噸，按照每噸飼料添加500克用滸苔開發(fā)的滸苔多糖飼料添加劑計(jì)算，如果這一技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用，那每年可將數(shù)十萬噸新鮮海苔變廢為寶，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益?！眳切耪f。
目前，青島海大生物集團(tuán)股份有限公司已完全具備將滸苔規(guī)?；瘧?yīng)用的實(shí)力，從打撈滸苔到對(duì)滸苔進(jìn)行去沙、去生活垃圾等雜質(zhì)，使一級(jí)滸苔粉的純度可達(dá)99%，一級(jí)粉的產(chǎn)率達(dá)到90%，可直接用于生物降解。該公司通過采用現(xiàn)代化溫和酶解工藝對(duì)滸苔有效成分滸苔多糖進(jìn)行提取，并通過特異性酶對(duì)滸苔多糖進(jìn)行靶向降解和修飾，得到了多種分子量的功能性滸苔寡糖及相關(guān)修飾產(chǎn)物。
“這一成果的意義不僅在于將部分滸苔變?yōu)閷??！眳切耪f，滸苔目前是醫(yī)藥品、生物肥料等重要的來源保障，對(duì)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要的作用，但其尚未得到充分的利用，還具有巨大的開發(fā)潛力?！拔覀儓F(tuán)隊(duì)目前還可將剔除的含沙量大的滸苔粉制備土壤調(diào)理劑系列產(chǎn)品用于改良酸性土壤，并開發(fā)了滸苔葉面肥、有機(jī)肥、沖施肥以及土壤調(diào)理劑等滸苔肥料產(chǎn)品?！?/p>
2020年開始，我國正式邁入養(yǎng)殖飼料禁抗抗生素時(shí)代?！啊埂?，市場上涌現(xiàn)了中草藥提取物、精油、抗菌肽等一大批‘替抗’產(chǎn)品，但經(jīng)過一年多的發(fā)展，飼料企業(yè)配方師們開始有選擇性地做減法，真正有價(jià)值、有效果的產(chǎn)品開始凸顯，而滸苔鋅化多糖在推廣過程中獲得了越來越多的企業(yè)認(rèn)可，讓飼料企業(yè)多了一種來自海洋的‘替抗’新選擇?！眳切耪f，相信在當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢下，滸苔將會(huì)有很好的發(fā)展空間。
該研究系列成果先后發(fā)表于《食品與功能》（Food & Function）、《動(dòng)物營養(yǎng)》（Animal nutrition）、《動(dòng)物科學(xué)與生物技術(shù)》（Journal of Animal Science and Biotechnology）、《營養(yǎng)前沿》（Frontiers in Nutrition）等學(xué)術(shù)期刊上，是《食品與功能》的封面文章，并被《食品科學(xué)與營養(yǎng)學(xué)評(píng)論》（Critical Reviews in Food Science and Nutrition）和《營養(yǎng)前沿》受邀發(fā)表綜述性論文。
該研究得到“一帶一路”國際科學(xué)組織聯(lián)盟聯(lián)合研究合作專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國博士后面上基金和山東省泰山產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才藍(lán)色人才專項(xiàng)等的聯(lián)合資助。
相關(guān)論文信息：
http://dx.doi.org/10.1186/s40104-021-00648-1
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http://dx.doi.org/10.1039/D1FO02171K
http://dx.doi.org/10.3389/fnut.2021.747928
http://dx.doi.org/10.1016/j.aninu.2021.01.008
http://dx.doi.org/10.1080/10408398.2022.2043823