浒苔是一种有着极强环境适应能力与繁殖能力的石莼科、浒苔属的大型海藻，在各沿海国家近海广泛分布。它虽无毒，但大规模暴发会影响海底藻类和养殖水产品的生长，甚至对其他海洋生物造成不利影响。
自2007年以来，浒苔绿潮已连续15年侵袭我国黄渤海海域，呈现连年增加的趋势，2021年青岛海域浒苔灾害是历史以来最大规模的一次暴发，最大覆盖面积达1746平方千米，是2020年最大覆盖面积的9倍。《中国海洋灾害公报》统计数据显示，2008年爆发的浒苔绿潮，在山东省、江苏省沿岸和近海海域最为严重，造成直接经济损失达13.22亿元。
在此背景下，如何有效“打浒”，更好地挖掘其生物资源价值，成为热点话题。中国科学院亚热带农业生态研究所畜禽健康养殖与农牧复合生态研究中心吴信研究员和青岛海大生物集团股份有限公司联合共建的海藻源无抗饲料研发实验室，先后联合湖南农业大学、中国科学院天津工业生物技术研究所、江西省科学院生物资源研究所、埃塞俄比亚巴哈达尔大学等单位开展系列研究，攻克了海藻酶解多糖与金属离子螯合技术，开发出具有生物活性、高效稳定的浒苔多糖饲料添加剂。
绿油油的浒苔覆盖着海面。受访者 供图
猜想：浒苔能否改善动物肠道健康？
大规模暴发的浒苔虽招人厌，但它并非一无是处。一些研究发现，浒苔中某些成分可以有效治疗皮肤癌，还能有解毒烟碱，有着良好的药理作用。在能源利用方面，它也可以转化制成生物质油，成为一种制造新能源的原材料。
“我国医藉和民间经验认为，大型绿藻不仅具有丰富的营养价值，而且具有清热解毒、抗菌消炎、降胆固醇、消肿利尿化疾等功效。”吴信表示，一些沿海地区至今流传用浒苔煎服用于治疗急慢性肠胃炎的方法，广东则将浒苔制作成消暑解毒饮料，另有沿海地区居民用其做成饼、包子、汤料、调味品等。
近海浒苔打捞现场。受访者 供图
浒苔多糖是浒苔的主要活性物质，可通过生物酶解后提取得到。大量研究表明，浒苔多糖拥有独特的海洋硫酸基团，具有免疫调节、抗肿瘤、抗突变、抗辐射、抗凝血及抗病毒等多种功效。中国工程院院士管华诗曾开发第一个海洋药物藻酸双酯钠，用于心脑血管疾病治疗。在动物营养领域，已有酵母细胞壁多糖、香菇多糖、黄芪多糖、壳寡糖等作为饲料添加剂使用。
这给研究团队一个启示：浒苔多糖是否也能在动物肠道健康等方面发挥作用，进而应用于动物营养领域？
其实，国际上以海藻粉作为水产及畜牧饲料已有几十年的历史，爱尔兰、英国、南非、印度、新西兰等国家都建立了海藻饲料专业工厂来规模化生产海藻饲料。海藻粉含有极为丰富而独特的营养物质，很多试验和研究证明海藻对动物无毒副作用，作饲料添加剂使用能改进饲料的营养结构并提高饲料利用率，对多数鳗鱼、虾、蟹有较好的促生长作用。
吴信介绍，挪威是世界上最大的海藻粉饲料生产国，而丹麦、英国、法国、美国、加拿大、日本等国在动物饲料中都加有一定比率的海藻粉。我国近10年来对海藻饲料粉进行了一些研究，但与发达国家相比，其生产和应用水平还相距甚远。
“浒苔的环境适应能力强，在低光照和低温等不利条件下都可以繁殖。综合上述相关因素，我们团队开始考虑将浒苔和动物肠道健康联系起来，并最终研究出了海藻多糖饲料添加剂。”吴信说。
打捞浒苔现场。受访者 供图
难点：发现浒苔多糖最出色的片段
通过开展系列研究，上述团队攻克了海藻酶解多糖与金属离子螯合技术，开发出具有生物活性、高效稳定的海藻多糖饲系列料添加剂，并在河南广安生物集团、湖南唐人神集团有限公司等企业开展了一系列动物“替抗”试验，探索了浒苔多糖及其络合物对动物肠道健康、机体免疫力和抗氧化等方面的影响和调控机制。
“浒苔多糖的结构是十分复杂的，如何高效利用其中的主要活性成分且不干扰其他成分发挥功效的同时结合金属离子发挥双重作用，是该研究最大的难点。”吴信介绍，从产浒苔多糖降解酶微生物的筛选，到酶的高通量制备，以及浒苔多糖的分子量精准制备，团队每一步都经历了无数次试验，从无数次失败中总结经验，最终得到了最出色的高活性多糖片段。
浒苔多糖锌络合物。受访者 供图
研究结果表明，浒苔多糖可改善动物机体生长性能，促进肠道发育，提高肠道免疫应答，调节肠道微生态。浒苔多糖及其金属络合物在肉鸡、仔猪、母子猪一体化上都有一定生产效率上的表现。
“我们利用LPS造模仔猪应激模型研究发现，浒苔多糖可以代替抗生素预防仔猪腹泻，提高仔猪天然免疫能力、降低肠道炎症因子的表达。在肉鸡日粮添加浒苔多糖发现，浒苔多糖组的饲粮体重和平均日增均显著高于基础饲粮。在饲粮中添加浒苔多糖锌络合物发现，浒苔多糖锌可以调节肉鸡回肠氨基酸表观消化率，促进氨基酸代谢，降低氧化应激相关蛋白质的分解，从而改善生长性能。”吴信说。
同时，研究人员发现，饲喂浒苔多糖的鸡空肠和回肠组织的绒毛高度明显延长，隐窝深度较短，绒毛高度与隐窝深度比值较高。在蛋鸡日粮中分别添加浒苔多糖1%、2%和3%，结果表明3种添加比例的浒苔多糖均可极显著提高蛋鸡的产蛋率和日产蛋量；浒苔多糖铁可改善缺铁性贫血，提高仔猪对铁的吸收，还可提高母猪繁殖性能，提高仔猪初生重、生长速度和免疫力。
“这些结果都表明，浒苔多糖及其金属络合物可有效缓解动物生产过程中多种应激因素造成的不良影响，提高动物生产效率和健康养殖的降抗与替抗技术，既能有效保障畜禽产业发展又能保障食品安全，对促进浒苔资源化利用、缓解浒苔暴发带来的生态环境危害也具有重要生态意义。”吴信说。
肉鸡多糖及络合物试验、采样。受访者 供图
展望：规模应用后可将数十万吨浒苔变废为宝
仅青岛海域2021年浒苔的最大覆盖面积就达1746平方千米，那么，这项研究成果能为治理浒苔贡献多少力量？
“2021年全国饲料总产量为2.9亿吨，其中猪饲料产量1.3亿吨，按照每吨饲料添加500克用浒苔开发的浒苔多糖饲料添加剂计算，如果这一技术规模化应用，那每年可将数十万吨新鲜海苔变废为宝，实现良好的经济效益和社会效益。”吴信说。
目前，青岛海大生物集团股份有限公司已完全具备将浒苔规模化应用的实力，从打捞浒苔到对浒苔进行去沙、去生活垃圾等杂质，使一级浒苔粉的纯度可达99%，一级粉的产率达到90%，可直接用于生物降解。该公司通过采用现代化温和酶解工艺对浒苔有效成分浒苔多糖进行提取，并通过特异性酶对浒苔多糖进行靶向降解和修饰，得到了多种分子量的功能性浒苔寡糖及相关修饰产物。
“这一成果的意义不仅在于将部分浒苔变为宝。”吴信说，浒苔目前是医药品、生物肥料等重要的来源保障，对促进经济社会发展具有重要的作用，但其尚未得到充分的利用，还具有巨大的开发潜力。“我们团队目前还可将剔除的含沙量大的浒苔粉制备土壤调理剂系列产品用于改良酸性土壤，并开发了浒苔叶面肥、有机肥、冲施肥以及土壤调理剂等浒苔肥料产品。”
科研团队在开展相关实验。受访者 供图
2020年开始，我国正式迈入养殖饲料禁抗抗生素时代。“‘禁抗’后，市场上涌现了中草药提取物、精油、抗菌肽等一大批‘替抗’产品，但经过一年多的发展，饲料企业配方师们开始有选择性地做减法，真正有价值、有效果的产品开始凸显，而浒苔锌化多糖在推广过程中获得了越来越多的企业认可，让饲料企业多了一种来自海洋的‘替抗’新选择。”吴信说，相信在当前农业发展趋势下，浒苔将会有很好的发展空间。
该研究系列成果先后发表于《食品与功能》（Food & Function）、《动物营养》（Animal nutrition）、《动物科学与生物技术》（Journal of Animal Science and Biotechnology）、《营养前沿》（Frontiers in Nutrition）等学术期刊上，是《食品与功能》的封面文章，并被《食品科学与营养学评论》（Critical Reviews in Food Science and Nutrition）和《营养前沿》受邀发表综述性论文。
该研究得到“一带一路”国际科学组织联盟联合研究合作专项、国家自然科学基金委员会、中国博士后面上基金和山东省泰山产业领军人才蓝色人才专项等的联合资助。
部分团队成员合影。受访者 供图
相关论文信息：
http://dx.doi.org/10.1186/s40104-021-00648-1
http://dx.doi.org/10.3389/fnut.2021.783819
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