毛相朝教授深耕水产加工副产物高值化利用十余年,瞄准传统虾蟹壳加工高污染痛点,以酶技术为核心攻克绿色提取难题,建成国内首个海洋水产品加工专用酶资源库,其团队研发的绿色工艺纳入国家行业标准,让300万吨水产废壳附加值提升百倍,成果广泛应用于农业、医用、日化等领域,打通了科研到市场的转化链路,以生物技术赋能水产产业绿色转型,让海洋科研成果惠及民生与实体经济。
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中海洋毛相朝团队:生物技术唤醒“虾兵蟹将”,虾蟹壳身价翻百倍
中国海洋大学食品科学与工程学院院长、国家杰出青年科学基金获得者、国家虾蟹产业技术体系副产物综合利用岗位科学家毛相朝教授的办公室里,常年摆着放着几瓶看似普通的白色粉末。这些粉末正是从虾蟹壳中提取的甲壳素类物质,毛相朝常以此向访客科普:虾蟹壳里含有蛋白质、甲壳素等成分,都是可以高值化利用的好东西。
这段日常科普,勾勒出了这位教授十几年来的科研主线——把老百姓餐桌上的水产加工副产物,变成百姓认可的健康产品。
从 “方向未明” 到 “酶” 有乾坤
2010 年前后,刚加入中国海洋大学的毛相朝,还尚未确定具体的资源开发方向。当时,陆地上的生物资源利用已竞争激烈,而海洋生物资源开发仍处在起步阶段,毛相朝主攻微生物领域,博士期间从事生物医药与生物能源相关研究,抱着对生物产业发展的信心,他将研究方向投向海洋。
真正让他明确研究目标的,还是多次深入水产加工企业开展的产业调研。
据公开资料与团队介绍,传统虾蟹壳加工多采用化学提取工艺,通过强酸脱除碳酸钙、强碱脱除蛋白质,最终得到甲壳素,这一方法成本低、操作简便,在行业内已经沿用多年,但也伴随着高污染、高排放、高耗能的问题。
2014 年前后,我国环保政策持续收紧,传统加工企业的绿色转型压力不断加大。毛相朝团队也意识到,用绿色生物技术替代高污染的化学提取,正是市场需要攻克的关键课题。
而核心突破口,就藏在 “酶” 技术之中。
“海洋和陆地的生物资源不一样,但生物工程的方法都是相通的。” 酶制剂与酶催化技术,恰恰成为推动产业升级的重要支点。经过持续科研攻关,团队建成国内首个海洋水产品加工专用酶资源库,涵盖水产多糖、蛋白、脂质加工专用酶 500 余种。“嗜热链球菌发酵 — 内源酶催化耦合法”“地衣芽孢杆菌 — 氧化葡萄糖酸杆菌双菌协同发酵法” 等一系列创新技术相继问世。
随着传统酸碱工艺逐步被替代,微生物技术发挥关键作用。虾蟹壳中的甲壳素、虾青素、蛋白质,最终实现了绿色高效的 “全利用”。
300 万吨 “废物” 的百倍身价
毛相朝团队的研究,对应着十分可观的产业体量。
据公开测算资料,我国每年小龙虾、南美白对虾、罗氏沼虾以及梭子蟹、青蟹、河蟹等大宗虾蟹产量约 800 万吨,按 40% 的副产物产出率计算,虾蟹副产物年产量超过 300 万吨。
过去,这些虾蟹壳大多作为低价值饲料利用,每吨价格仅 2000 元至 3000 元不等。而如今通过生物技术提取甲壳素、壳寡糖,产品附加值可提升约 100 倍。
巨大的价值提升背后,也是广阔的应用空间。甲壳素可用于制备生物肥料,改善土壤结构、增强作物抗逆性;用于水产养殖领域,能够调控水质、提高幼苗存活率。
在河北,河北嘉和生物科技有限公司已推动甲壳素在农业领域广泛应用,其生产的氨基寡糖素生物农药,能激活作物自身抗性基因、溶解病菌细胞壁,实现 “主动防御 + 直接杀菌” 的双重效果。企业还研发出首款甲壳素可降解生态液体地膜,可现场喷施、脱水成膜,在自然条件下完全降解,降解产物还可作为土壤改良剂。据企业介绍,目前产品已覆盖全国 24 个省区。
在山东荣成,海带也实现了类似的高值化升级。威海世代海洋生物科技股份有限公司采用生物酶解工艺,将海带提取率提升至 88% 以上。企业研发的 “金酶原浆” 产品,以海带酶解提取物为主要成分,可促进作物生长、提高肥料利用率。公开数据显示,一吨粗加工海带可创造约 4 万元市场价值,经过精深加工后,附加值可提升 10 至 20 倍
从实验室到国家标准
技术的价值,最终要在产业应用中体现。
毛相朝团队研发的“生物技术提取甲壳素” 新工艺,已被纳入国家水产行业标准。团队还构建起从甲壳素提取到精深加工的全链条绿色生产线,针对高值化深加工建立绿色预处理耦合定向酶解技术,可生产特定聚合度的甲壳类寡糖及单糖。
成果转化方面,团队生产的医用级壳聚糖原料已应用于抑菌凝胶等产品,化妆品级壳聚糖原料获得国家药监局化妆品原料报送码,农业级几丁寡糖原料广泛用于多种农作物增产提质。
企业最关心利润增值,在产学研合作过程中,团队的目标也十分明确:让虾蟹壳这类传统低附加值副产物实现最大限度提质增效。
科研落地市场,百姓认可才是真价值
海洋生物资源开发的最终价值,从来不应是停留在实验室的数据,而是走进千家万户、被普通消费者真心接纳与日常使用。从家庭消费的实际需求出发,安全、有效、亲民的产品,才是技术研发、科研经费的的最终落脚点,也是毛相朝团队始终坚守的研发初心。
依托海洋生物资源开发的各类制品,如今正逐步应用于食品、日化、美妆、饲料、肥料等多个领域,实验室成果不断走向产业化生产,进一步走进大众消费市场。
从虾蟹壳、海带等常见海洋资源中挖掘高价值成分,不仅提升了水产加工副产物的综合利用率,也让更多来自海洋的天然原料,成为满足民生需求的实用产品。
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