甘油葡糖苷（简称GG）是自然界中天然存在的一类异糖苷类活性小分子，可由多种绿色植物（如百合、重生草）、藻类（如多种蓝藻）及部分异养微生物合成，在生物体抵抗、适应逆境环境中发挥重要作用。由于其良好的生物相容性、对生物大分子的稳定性、高保湿性、非致龋性及潜在的保健及治疗功效，GG在化妆品、酶制剂、食品工业及医药领域具有巨大应用潜力。
从上世纪70年代在百合植物中首次发现至今，有关GG合成、功能、生产及应用的研究持续受到学术及产业界关注，人们对GG的研究已从“化合物发现”、“合成机理解析”发展到“活性功能鉴定”、“合成/分离技术开发”阶段。近年来，随着GG在增强皮肤弹性机能、抑制微生物生长、促进细胞活性因子表达以及抗肿瘤等方面新功能的揭示，GG应用场景不断扩展，市场需求快速增长。目前，通过“生物酶法催化合成”和“微藻细胞无损提取”两种技术，业界已能实现GG的工业化生产，两种方法均可达到数吨至数十吨/年的生产规模。其中，“生物酶法”具有占地小、效率高、成本经济的特点，适合GG产品的快速规模化生产及市场普及；而以“微藻细胞无损提取技术”为代表的第二代GG规模化生产技术则具有天然来源、生产工艺环保、产品纯度高的特点，能够满足客户及产品对高品质GG原料的使用需求。
青岛能源所微生物制造工程中心（http://mme.qibebt.ac.cn/）长期以来致力于蓝藻天然活性物质的开发与应用。基于近十年来对微藻盐胁迫耐受机制的系统基础研究，中心近年成功开发了具有完全自主知识产权的螺旋藻规模培养制备GG的先进生物制造技术——SCGP（SmartCyano Glucosylglycerol Polygeneration Technology）。该技术基于天然螺旋藻藻株选育，通过规模化培养技术创新，在积累高品质螺旋藻生物质的过程中实现了二氧化碳向天然GG的高效、稳定转化；在此基础上，团队开发了绿色安全、不依赖任何有机溶剂的细胞无损伤提取技术，成功制备了纯度达到99%的天然GG，产品已通过欧盟COSMOS纯天然认证，成为国际首款纯天然GG产品；研究团队还进一步拓展了GG在抗衰去皱、抗炎舒敏、提质亮肤、长效保湿、护发养发、营养神经细胞等方面的生理功效，重新定义了该产品的国际最高品质标准和未来发展空间。基于上述成果，中心布局35项核心技术，成功孵化创业公司——青岛中科蓝智生物科技发展有限公司，实现了SCGP技术的商业转化，目前已完成两轮商业融资。
近期，中心对GG近50年来的研究发展历程进行了系统综述，从GG生物来源、GG遗传基础、GG代谢调控机制、GG活性功能以及GG生产技术和市场现状进行了详细阐述，对GG研究中仍然存在的科学问题进行了梳理，并对GG产业未来发展方向进行了展望（如图）。相关内容近日发表于生物技术领域杂志《Biotechnology Advances》。吕雪峰研究员为论文通讯作者，罗泉副研究员为论文第一作者。
上述研究获得了科技部重点研发计划、国家自然科学基金面上项目等项目支持。（文/罗泉 图/范雯睿 罗泉）
Quan Luo, Yangkai Duan, Xuefeng Lu*. Biological sources, metabolism, and production of glucosylglycerols, a group of natural glucosides of biotechnological interest. Biotechnology Advances. 2022(59): 107964.
