2云南泽元雨生红球藻创业项目可研报告0805打印版0823doc.doc

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1、计划类别： 云南省高层次科技人才（团队）创业项目 云南省科技计划项目可行性研究报告 项目名称：基于“异养-稀释-光诱导”串联培养的雨生红球藻粉产业化 承担单位：云南香格里拉泽元藻业健康科技有限公司 参加（合作）单位：上海泽元海洋生物技术有限公司 项目负责人：李元广 起止年限：2015年9月1日-2018年8月31日 通讯地址、邮编：上海市梅陇路130号301信箱、200237 联系电话、传真：13501904396、0573-82806219 电子邮箱：ygli 报告编制单位：云南香格里拉泽元藻业健康科技有限公司 云南省科技厅 编 写 说 明 一、本格式适用于云南省科技厅科技计划项目开展可行性

2、研究时使用。可行性研究报告可由承担单位自行组织编制，也可委托有关中介机构（承担科技项目立项评估工作的中介机构除外）编制。 二、本报告是省科技厅组织项目可行性论证的主要材料，各项内容应实事求是地逐项编写。其中封面“计划类别”处应填写所申报的科技计划类别。 三、本可研报告一律用A4纸打印，于左侧装订成册。申报材料及附件统一装订，不使用塑料封面。 四、本可研报告格式可以自行复制或从云南科技信息网上下载，网址： 项目信息表项目名称基于“异养-稀释-光诱导”串联培养的雨生红球藻粉产业化承担单位云南香格里拉泽元藻业健康科技有限公司项目负责人李元广项目起止年限2015年9月1日-2018年8月31日所属技术

3、领域（ 1、3 ）1、农业 2、信息 3、生物、医药 4、矿冶材料 5、先进制造 6、资源 7、生态环境 8、交通能源 9、社会发展 10、其他主要参加（合作）单位1上海泽元海洋生物技术有限公司2 3主要研究开发内容在利用国内外独创、具有我国自主知识产权且已实现小球藻粉产业化的微藻培养领域的一项崭新平台技术“异养-稀释-光诱导串联培养”（Sequential Heterotrophy-Dilution-Photoautotrophy, SHDP），所建立的易于工业化的雨生红球藻高产虾青素中试工艺基础上，本项目首先在500升发酵罐/3吨管式光反应器中对异养培养和光诱导中试工艺进行进一步优化，并逐

4、级放大至5吨发酵罐/30吨（5台6立方米）管式光反应器、20吨发酵罐/120吨（12台10立方米）管式光反应器及50吨发酵罐/300吨（15台20立方米）管式光反应器串联系统；此外，对藻细胞采收、干燥等后处理工艺进行优化与放大，大幅度降低虾青素生产成本，最终建立年产30吨雨生红球藻粉（虾青素含量4%）的工业化生产线，并实现销售。 主要实施目标及考核指标在国内外首次建立基于SHDP技术的雨生红球藻高产虾青素的工业化生产线（年产量达30吨，按照目前的市场价格，年销售额达4500万元），虾青素含量4%，其综合成本比现有光自养培养技术低30%以上，实现终年生产和销售，预期累计实现销售超过5000万元。

5、本项目的顺利实施，不仅可实现国内外雨生红球藻粉生产技术的升级换代，而且可加速推动SHDP这一微藻培养领域中的崭新平台技术在可异养培养的微藻方面的推广应用。预期主要成果形式（ 1、2、4、5、7 ）1.新技术 2.新工艺 3.新产品（含农业新品种.计算机软件等） 4.新装备 5.专利 6.技术标准 7.论文论著 8.研究（咨询）报告 9.其他预期获国内外知识产权情况申请或授权发明专利1-2项总经费（万元）2000自筹及其他（万元）1500申请省科技经费（万元）500可行性研究报告正文内容一、 项目的意义和必要性当今，健康已成为人们生活的重要话题之一。人体因为与外界的持续接触，包括：呼吸（氧化反应

6、）、外界污染、放射线照射等因素不断地在人体内产生自由基。癌症、衰老或其它疾病大都与过量自由基的产生有关联。抗氧化可以有效克服其所带来的危害，所以抗氧化被保健品、化妆品企业列为主要的研发方向之一，也是市场最重要的功能性诉求之一。虾青素是一种非维生素A原的类胡萝卜素，也是类胡萝素合成的最高级别产物，是迄今为止自然界中发现的最强的抗氧化剂，-胡萝卜素、叶黄素、角黄素、番茄红素等都是类胡萝卜素合成的中间产物。因此，虾青素被誉为“超级抗氧化剂”，在功能食品、食品添加剂、化妆品及饲料添加剂等方面都有广阔的应用前景。虾青素因来源不同（有天然与化学合成两大类），组成也会有差异，具有3S-3S、3R-3R和3R

7、-3S（也称为左旋、右旋和内消旋）这3种异构形态，仅3S-3S结构的虾青素才有最强的抗氧化能力。化学合成的虾青素主要为3种结构虾青素的混合物（左旋占25%、右旋占25%，内消旋50%左右），抗氧化能力和生物可吸收性都比天然的低，仅可用作动物饲料添加剂，而不能用于功能食品、食品添加剂及化妆品，因此其在结构、功能、应用及安全性等方面与天然虾青素存在着显著差异。天然来源的虾青素主要来源于单细胞绿藻雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)、水产品废弃物以及红法夫酵母(Phaffia rhodoxyma)。雨生红球藻能在多种胁迫条件下迅速合成并大量积累虾青素，其含量可高达藻细胞干质量

8、的4.0%5.0%，是红法夫酵母中的虾青素含量(仅为0.05%0.5%)的数十倍；此外，雨生红球藻中虾青素全为抗氧化活性最强的左旋结构，而红法夫酵母中的虾青素为仅具有部分抗氧化活性的右旋结构，前者明显优于后者。因此，雨生红球藻被公认为自然界中生产天然虾青素最理想的原料。目前虾青素市场由化学合成的虾青素主导，总市场需求每年超过3亿美金，且仍在逐年递增。化学合成虾青素产品出厂价格约为2000美元/公斤，全球市场约为160吨/年，水产养殖三文鱼和鲑鱼是化学合成虾青素的最大市场。目前天然虾青素主要来源于雨生红球藻，由于该藻株在传统的光自养模式下生长缓慢、培养条件苛刻，导致现有生产成本居高不下，因而天然

9、虾青素纯品的国际市场价格很高，约为1.1万美元/公斤（即每吨折纯虾青素原料售价超过6700万元人民币），天然虾青素纯品原料目前全球的市场约为14吨/年（约9.4亿元人民币），高昂的生产成本限制了天然虾青素的大规模应用。随着市场消费需求、消费品种和消费群体的不断扩大，逐步降低虾青素原料成本是必然趋势。如果雨生红球藻生产虾青素的成本能够接近或者低于化学合成虾青素，其应用面必将进一步扩大，甚至取代现有的类胡萝卜素（每年约需350吨）和饲料虾青素（每年约需160吨）的市场，必将引起以雨生红球藻为来源的天然虾青素在功能食品、食品添加剂、化妆品、药品以及水产养殖用饵料添加剂、家禽畜牧用饲料等广阔市场的迅速

10、爆发。因此，利用雨生红球藻生产和提取虾青素无疑具有广阔的发展前景。目前，亟需解决的难题是必须突破传统雨生红球藻细胞光自养培养模式，开发全新的培养技术，实现雨生红球藻高产、稳产以及进一步提高其虾青素含量，以大幅度降低虾青素原料成本，这已成为近年来国际上微藻生物技术领域及大健康领域研发、生产及投资的热点方向。本项目承担单位云南香格里拉泽元藻业健康科技有限公司（下称香格里拉泽元公司），注册在云南省迪庆州香格里拉经济开发区，香格里拉泽元公司的技术全部来自嘉兴泽元生物制品有限责任公司（下称嘉兴泽元公司），嘉兴泽元公司与项目参加单位上海泽元海洋生物技术有限公司在微藻培养和光生物反应器领域具有多年的联合研究

11、和产业化开发经验，并在国内外首创了微藻培养领域的一项崭新的平台技术异养-稀释-光诱导串联培养（Sequential Heterotrophy-Dilution-Photoautotrophy, SHDP），藉此已实现了高品质蛋白核小球藻粉的工业化生产。该技术可快速提高微藻细胞内色素、蛋白等高附加值物质的含量和产率。通过近5年的持续研究与开发，基于SHDP新技术，项目组对雨生红球藻产虾青素工艺路线进行系统开发，目前已取得重大突破且初步实现工业化验证，在15吨发酵罐/400m2跑道池系统中成功实现培养，在云南昆明已建立了户外光诱导工业化放大研究基地（占地面积约10亩，水平管式光生物反应器总体积约达

12、20立方米、列管式光生物反应器总体积约为1000L），并已生产出数百公斤雨生红球藻藻粉（虾青素含量4%，其中的左旋比例超过90%（见附件8），藻粉各项检测指标符合美国Cyanotech公司质量要求，直接生产成本仅为传统光自养生产技术的1/2）。该技术是利用雨生红球藻培养生产虾青素领域的一项重大突破，具有重要的产业化潜力，亟待进行系统的工艺优化和放大，尽快开展工业化试验和产业化示范。本项目的顺利实施，不仅可实现国内外雨生红球藻粉生产技术的升级换代，而且可加速推动SHDP这一微藻培养领域中的崭新平台技术在可异养培养的微藻方面的推广应用。二、 相关技术领域国内外发展现状和趋势2.1 国内外发展现状与

13、趋势（1）雨生红球藻被公认为生产天然虾青素的最佳来源虾青素具有3S-3S、3R-3R和3R-3S（也称为左旋、右旋和内消旋）这3种异构形态，仅3S-3S结构的虾青素才有最强的抗氧化能力。其来源不同，组成也有差异，主要有3种生产方法：1）化学合成：国际化学品企业巨头Roche、BSF公司及生物产业著名企业DSM公司能合成，主要为3种结构虾青素的混合物（左旋占25%、右旋占25%，内消旋50%左右），存在抗氧化能力和生物可吸收性都比天然的低、合成过程中可能被其他物质污染等缺点，因此在结构、功能、应用及安全性等方面与天然虾青素存在着显著差异，仅可用于动物饲料添加剂，而不能用于功能食品、食品添加剂及化

14、妆品。2）红法夫酵母发酵法：虽然易发酵培养，但是发酵成本高且虾青素的含量很低，只有0.05 %0.5%，都为右旋结构，因此仅具有部分抗氧化活性。特别是其虾青素较低的含量，也导致了提取成本很高。此外，利用红法夫酵母发酵法生产的虾青素产品含糖量过高，不利于动物和人的健康。Igene和Archer Daniels Midland公司可以生产，但利润很低。很多科研单位及企业都放弃了利用红法夫酵母菌发酵生产虾青素技术的研究，近年来相关研发工作陷入了低谷。3）雨生红球藻养殖：单细胞绿藻雨生红球藻能在多种胁迫条件下迅速合成并大量积累虾青素，最高可达藻细胞干质量的4.0%5.0%，远远高于从水产品废弃物中提取

15、和利用红法夫酵母的含量(0.05%0.5%)，且获得的虾青素为100%左旋（3S-3S）结构，具有最强的抗氧化活性。目前主要有美国的Cyanotech、以色列的Algatech公司、日本的FUJI等公司可以量产（各公司的虾青素年产量合计约10吨）。雨生红球藻在生产虾青素的各方面皆优于红法夫酵母菌（表1），因此被公认为生产天然虾青素的最佳来源。利用雨生红球藻来生产和提取虾青素无疑具有广阔的发展前景，已成为近年来国际上虾青素领域的研究与开发热点。表1红法夫酵母与雨生红球藻生产虾青素的各项指标的比较红法夫酵母雨生红球藻虾青素含量0.05%0.5%1%-5%虾青素结构3R-3R，仅具部分抗氧化活性，与

16、天然鱼类具有的虾青素不同3S-3S，100%抗氧化活性，与天然鱼类完全相同虾青素质量近100% 单体、稳定性差，含糖量过高对动物和人健康不利约70%的单酯，25%的双酯及5%的单体。稳定性相对较好，特别是与水产养殖动物自身配比极为相似，易吸收利用虾青素产率(发酵体积计算)最高约 78.7 mg/L/d186 mg/L/da后处理成本虾青素含量低，后处理成本高虾青素含量高，后处理成本相对较低用途以饲料添加剂为主高档保健品、化妆品、饲料添加剂等，应用广泛毛利约3% （Igene公司）约34%（Cyanotech公司）注：a, 采用本项目独创技术，下文将详细说明。（2）雨生红球藻产业化现状雨生红球藻

17、积累虾青素需要一定的极端环境，但在极端环境下则细胞又失去繁殖能力。因此，国际上已成功实现产业化的生产模式主要采用了两阶段生产方式，即先实现细胞的高密度营养生长，再在胁迫条件下使细胞积累虾青素。第一阶段主要进行雨生红球藻的光自养培养，使其高密度生长；第二阶段（虾青素积累）是通过诸如高光照、高盐、营养盐饥饿等一系列胁迫手段，促使雨生红球藻在恶劣的生存环境下转变为厚壁孢子，以达到积累虾青素的目的。在这两个阶段中，雨生红球藻所需的营养及环境条件不同，目前国内外研究主要集中在这两个阶段的条件选择和控制以及环境因子的影响等方面。通常情况下，光自养培养阶段并不积累虾青素，目的在于增加细胞数目，当到达指数生长

18、期的末期时，由于氮、磷等营养盐的消耗，光自养细胞不经稀释等操作而直接转入第二阶段（光诱导阶段），此时辅以强光、高盐等胁迫条件且添加氮磷缺乏的培养基，促进虾青素的积累，此阶段细胞数目不再增加，有时随着胁迫条件的恶劣程度增加，细胞数目下降，但由于细胞孢子化及膨大，细胞重量缓慢增加。目前有能力商业化养殖雨生红球藻的企业，全球主要有7个国家12家公司：美国Cyanotech公司，以色列Algatech公司，日本FUJI化学集团（分别在瑞典斯德哥尔摩和美国华盛顿州设有工厂）和Biogenic公司（生产厂设在中国云南昆明），中国云南爱尔发天然虾青素生物技术有限公司、云南云彩金可生物技术有限公司、石林爱生行

19、生物技术有限公司、湖北荆州市天然虾青素有限公司，印度Bioprex公司，新西兰Supreme公司，马来西亚的BioNest和Algaetech International等。上述企业均采用基于光自养培养技术的二步法（即室内藻种培养、室外绿色细胞一级培养和二级培养，虾青素诱导培养等4级）进行培养，其余一些国家和企业大都处于研发阶段。2.2国内外现有技术基础（1）现有高成本低效率的雨生红球藻培养技术，制约了应用雨生红球藻产虾青素的产业化进程1）光自养培养：国际上已成功实现产业化的生产模式主要基于光自养培养的两阶段模式。光自养培养的缺点是雨生红球藻细胞生长速度慢、细胞密度及虾青素产率低。目前光自养培

20、养雨生红球藻的最大细胞干重为Ranjbar 等在16升鼓泡柱式反应器中达到的6.8g/L（细胞产率为0.2g/L/d）。虾青素最高体积产率为Katoh等在1L圆柱鼓泡式光生物反应器中培养雨生红球藻所获得的23.04mg/L/d，虾青素的最高面积产率为Olaizola等在25,000L户外光生物反应器中培养所达到的390mg/m2/d，但其细胞产率仅为0.052g/L/d。此外，文献可见的最大细胞产率为Malea等在室内1.8L鼓泡柱式反应器中达到的0.58g/L/d和室外220L管式反应器（气升式）中达到的0.68g/L/d。而文献报道的户外规模化的光自养培养藻细胞干重可达到0.36 g/L，

21、产率为0.052 g/L/d，经过诱导处理后，虾青素含量达2%左右。此外，雨生红球藻生长条件相对温和，很多种生物如轮虫等原生动物和其它微型藻类都能在雨生红球藻培养基中生长繁殖，生物污染防治成为该藻规模化培养时很难克服的问题。因此，传统的光自养两阶段培养系统无法克服诸如扩种难、产量低、易污染（水平管光生物反应器光自养培养雨生红球藻细胞过程中受杂藻、纤毛虫等虫害、真菌等污染严重）、受季节（冬天低温和夏天高温不适合雨生红球藻细胞的生长及虾青素的积累）及天气（雨天和阴天不利于雨生红球藻细胞生长及虾青素的积累）变化影响大等一系列难题。2）异养培养：微藻异养培养虽然存在细胞内虾青素、叶绿素等色素和蛋白质含

22、量低等缺点，但其优点是微藻能够在发酵罐中进行高密度培养，细胞生长速率较快。异养培养能够获得高细胞密度和高细胞生长速度，但由于在无光环境下，虾青素无法有效积累。文献报道采用异养培养雨生红球藻的最高藻细胞干重为7g/L，细胞产率为0.3g/L/d，但其虾青素产率较低（仅为4.4mg/L/d）。可见，该方法与传统的光自养两阶段培养产虾青素相比不具有优势，无法用于高产虾青素的雨生红球藻规模化培养。3）混合营养培养：雨生红球藻除异养培养和光自养培养模式外，还有一种不常用的培养模式即混合营养培养。但该培养模式只能在可蒸汽灭菌的封闭式光生物反应器中进行，且培养过程必须保证绝对的无菌，同时需要光源的合理配置，

23、这在实际生产中无法实现。因此，利用混合营养模式培养雨生红球藻生产虾青素不具有产业化价值。由上述可见，无论是采用光自养培养模式还是异养培养模式，较低的胞内虾青素含量和虾青素产率，同时加上雨生红球藻大规模培养的高成本，制约了应用雨生红球藻培养来生产虾青素的产业化进程。特别是，雨生红球藻的生长对环境因子变化敏感，培养条件相对苛刻。如何在环境变化复杂的户外条件下，实现虾青素稳产、高产，是目前国内外仍未解决的技术难点。以目前虾青素生产技术水平较高的美国Cyanotech公司为例，其生产的雨生红球藻中虾青素含量也在0.7% 到3.4%大幅变动，仍无法实现较高含量虾青素的雨生红球藻粉的生产。此外，也普遍存在

24、光生物反应器清洗及放大困难、维护成本高等一系列问题。因此虾青素价格居高不下，无法满足市场需求。因此，有必要探索新的雨生红球藻培养工艺或方法使虾青素产率及含量显著提高，大幅度降低其大规模培养的成本，从而实现国内外雨生红球藻粉生产技术的升级换代。（3）自主开发的易放大、高效率、低成本雨生红球藻“异养-稀释-光诱导”串联培养新技术已成为雨生红球藻生产虾青素领域的一项重大突破针对目前雨生红球藻培养中存在的上述问题，本项目组经过近5年的持续研究与开发，在国内外首次发明了一种用于生产虾青素的雨生红球藻SHDP培养新技术，已申请中国发明专利：201210264946. X和PCT专利PCT/CN2013/0

25、84262），2015年初已申请美国（申请号：14/417,166）、欧盟（申请号：13823422.4）、澳大利亚（申请号：2013295436）、印度（申请号：1606/DELNP/2015）、巴西（申请号：BR 11 2015 0016375）等专利（详见附件4）。该技术创造性地将雨生红球藻培养生产虾青素的过程分为：以快速获得高密度细胞为目的异养培养、以降低藻细胞密度和造成营养胁迫为目的之稀释、以提高雨生红球藻胞内虾青素含量同时进一步提高雨生红球藻细胞重量为目的之光诱导培养等三个阶段。通过异养培养可在短时间内获得大量雨生红球藻细胞，藻液经特殊培养基稀释后转入光诱导培养，藻体内虾青素含量及

26、细胞重量迅速提升至初始的数倍以上。SHDP技术使用异养代替雨生红球藻光自养过程中第一阶段的绿色细胞培养阶段（即室内细胞培养及户外的一级培养和二级培养），可解决光自养培养方式中存在的细胞产量低、培养条件控制难、易污染、产品质量难于控制、封闭式光生物反应器放大和清洗困难等难题。利用该技术，异养阶段的细胞干重可高达26 g/L，平均产率达1.53 g/L/d；雨生红球藻异养细胞在光诱导阶段细胞干重可增加数倍，虾青素含量可达5%以上，虾青素产率已远超过目前文献报道水平（见表2）。目前该技术的中试及初步工业化试验已取得成功，异养培养规模已达到15吨发酵罐，光诱导的敞开式跑道池面积达400平方米，水平管式

27、光生物反应器总体积约达20立方米，已生产出数百公斤质量上乘的藻粉（详见附件8，藻粉各项检测指标均符合美国Cyanotech公司质量要求，表3）。且通过初步成本核算，采用SHDP技术生产的红球藻藻粉直接成本远低于传统光自养生产工艺的直接成本，并仍具有较大的成本降低空间。该技术是利用雨生红球藻生产虾青素领域的一大突破，具有重要的产业化前景，亟待进行系统的工艺优化和放大，尽快开展工业化试验和产业化示范。该技术的产业化有望彻底淘汰国内外现有雨生红球藻光自养培养技术，使雨生红球藻产天然虾青素的生产技术更新换代。表2 雨生红球藻产虾青素相关研究的汇总藻株培养设备细胞生长阶段体积（L）细胞生长阶段产率 (g

28、/L/d)诱导后虾青素含量(%,w/w)虾青素产率(mg/L/d)CCAP34/8管道式光反应器55-1.14.4CCAP34/8鼓泡柱式反应器55-0.20.12CCAP34/8鼓泡柱式反应器1.8-0.85.6CCAP34/8鼓泡柱式反应器1.80.58-CCAP34/8管道式光反应器2200.68-CCAP34/8鼓泡柱式反应器1.8-18CCAP34/8鼓泡柱式反应器1.8-1.121CCAP34/7气升式柱式反应器300.032.70.44NIES-144鼓泡柱式反应器10.4-12NIES-144气升式柱式反应器10.4-18NIES-144鼓泡柱式反应器10.363.612NIE

29、S-144发酵罐2.30.27524.4AQSE002管道式光反应器/开放池25,0000.036-0.0522.8-3.0-K-0084管道式光反应器2000.373.810.1K-0084鼓泡柱式反应器0.50.5411.5K-0084鼓泡柱式反应器0.6-2.717.1UTEX16发酵罐2.5-4.3-Localisolation管道式光反应器50-3.67.2本项目ZY-18发酵罐5001.534.6186注：虾青素产量按细胞培养体积计算。表3 泽元公司雨生红球藻藻粉质量检验分析检验项目美国Cyanotech公司藻粉质量标准泽元公司藻粉检测结果单项判断结论外观红色或暗红色均匀粉末；无肉

30、眼可见杂质红色；均匀粉末；无肉眼可见杂质合格气味无味或略带海藻鲜味略带海藻鲜味合格总虾青素含量（%）2.24%合格反式虾青素占总虾青素的含量（%）70%90.10%合格水分（g/100g）85.1合格灰分（g/100g）86.2合格蛋白质（g/100g） 1520.1合格砷As（mg/kg） 3.00.5合格铅Pb（mg/kg） 5.02.9合格镉Cd（mg/kg） 2.50.07合格汞Hg（mg/kg） 0.10.004合格三、 项目承担单位、参加（合作）单位、项目组主要成员概况及在项目中的分工 2015年6月25日，本项目承担单位云南香格里拉泽元藻业健康科技有限公司正式注册成立（下称香格里

31、拉泽元公司），注册资本为壹仟万人民币，公司注册地为云南省迪庆藏族自治州香格里拉经济开发区（县镇）金沙路16（街）号开发区管委会4楼403室，经营范围包括微藻生物制品、微藻培养及光生物反应器的技术研发、技术转让、技术咨询、技术服务，微藻培养、加工与销售，光生物反应器设计、加工及销售；从事进出口业务等（见附件11）。本项目的技术来自嘉兴泽元生物制品有限责任公司，嘉兴泽元公司是本项目承担单位香格里拉泽元公司的控股股东和发起单位，可确保为项目的顺利实施提供技术力量和条件保障（见附件5、附件20和附件21）。此外，多学科、多平台的相互支持，产学研用的通力合作，可保证项目各项指标的全面落实和完成。本项目合

32、作单位上海泽元海洋生物技术有限公司成立于2001年，长期从事微藻培养及光生物反应器方面的研发工作，是嘉兴泽元生物制品有限责任公司的最大股东，SHDP技术主要是由本项目合作单位和华东理工大学合作开发并初步完成小球藻的SHDP技术中试开发工作。嘉兴泽元生物制品有限责任公司由嘉兴科技城管理委员会、华东理工大学、上海泽元海洋生物技术有限公司等共同投资（见附件22），公司于2011 年2 月在嘉兴正式注册，注册资本3000万元。公司拥有以SHDP技术为核心的系列微藻培养及光生物反应器技术，共申请国内外发明专利25项。微藻能源与SHDP技术及系列微藻产品的开发与产业化项目，于2010年入选创新嘉兴精英引领

33、计划-嘉兴市引进领军人才计划。公司的技术团队由我国微藻能源方向首个“973”项目首席科学家李元广教授领衔，现有教授、副教授、高级工程师、博士等各类高素质研发管理人员40余名，其他生产、工程、后勤等各类员工40余名，公司在微藻培养领域具有“工程、工艺、装备”一体化开发的综合实力。公司拥有 4000m2的实验及办公用房、2400m2的工业厂房、25亩土地（可用于雨生红球藻户外大规模培养）。公司在小球藻粉生产、光生物反应器开发、能源微藻户外光自养培养、微藻固定 CO2、高产虾青素雨生红球藻培养等方面已开展大量的研究工作，具体成果如下： 1）有相关的已实现产业化的技术基础：公司采用“异养-稀释-光诱导

34、”串联培养技术，在500L发酵罐及配套的80 m2跑道池中已成功实现了小球藻的高密度高品质培养，生产出高质量的小球藻藻粉10余吨；2013年7月和其他生物医药企业合作，完成蛋白核小球藻粉生产的工业化实验，一次性将异养培养规模从500L罐成功地放大到65吨发酵罐，其细胞产率是传统技术（光自养培养）的近百倍；随后又和某发酵企业签订委托加工合作协议开始小球藻粉的生产，已生产出30多吨高品质的小球藻粉并以高价被抢购一空。该技术从发明到完成工业化放大试验，历经十年终于可成功用于工业化生产，解决了制约微藻产业发展的高密度高品质培养这一“瓶颈”问题，在国内外微藻领域引起巨大的反响。2）已于2011年建成包括

35、4台50L发酵罐、2台500L发酵罐规模的微藻异养培养中试线1条（图1）、建成包含离心（5立方米/h）、干燥（50Kg水/h）在内的微藻采收与干燥的中试系统，正在建设2台10吨规模的微藻异养培养系统。3）已建成户外约10000平方米的包括敞开式跑道池、各类封闭式光生物反应器在内的微藻光诱导和光自养培养系统。4）基于973项目的课题“基于光照方向混合及光衰减特性的光生物反应器设计与放大原理”的支持，开展了光生物反应器优化与放大方法的研究，确定了影响光生物反应器性能的主要敏感性参数流体在光照方向的速率及藻细胞的光暗循环周期，并初步建立基于敏感性参数并结合计算流体力学（CFD）及微藻培养热模实验相验

36、证的光生物反应器优化与放大方法，为本项目中雨生红球藻光诱导用水平管式光生物反应器及光诱导工艺的优化与放大奠定了良好的基础。5）初步建立了微藻能源及微藻固碳研究基地（见图2），建成约700平方米的玻璃房，拥有不同规模大小的平板式光生物反应器（15L、350L及1000L）和敞开式跑道池（小型规模：长2.5m宽0.5m；中型规模：长10m宽2m；大型规模：长25m宽5m）。6）在昆明宜良建立了户外光诱导工业化放大研究基地（占地面积约10亩，水平管式光生物反应器总体积约达20立方米、列管式光生物反应器总体积约为1000L）。 图1 项目申报单位微藻异养培养系统及锅炉系统图2 项目申报单位已经建立的微

37、藻培养研究基地 图3 采用SHDP技术进行的雨生红球藻户外光诱导项目负责人简介：李元广教授，男，1966年生， 1994年3月博士毕业于清华大学化工系生物化工与食品化工研究所。现为华东理工大学生化工程2级教授，校学术委员会委员，生物化工、发酵工程、化学工程专业博士生导师。2010年入选首批“创新嘉兴精英引领计划”嘉兴市科技领军人才，2011年度启动的能源领域973计划项目（微藻能源规模化制备的科学基础，项目编号：2001CB200900）首席科学家（见附件2）。现任生物反应器工程国家重点实验室海洋生化工程研究室主任。曾任海洋生化工程研究所所长、国家生化工程技术研究中心（上海）主任助理。兼任“生

38、物农药与生物防治产业技术创新战略联盟”常务理事、“中国环境增值产业技术创新战略联盟”常务理事、“中国海洋学会海洋生物工程专业委员会”常务理事，“中国化工学会生物化工专业委员会”委员、“中国可再生能源学会生物质能专业委员会”委员、“中国海洋湖泊沼学会藻类学分会”理事、“中国空间科学学会空间生命专业委员会”委员、“中国农业生物技术学会微生物生物技术分会”理事。兼任“中石化生物燃料和生物化工重点实验室学术委员会”委员、“中科院藻类生物学重点实验室学术委员会”委员、“中科院生物能源重点实验室学术委员会”委员、“天津市工业生物系统与过程工程重点实验室学术委员会”委员、“浙江省近岸水域生物资源开发与保护重

39、点实验室学术委员会”委员等。研究方向主要包括微藻培养及光生物反应器、微藻能源与CO2减排、生物农药等。自1995年以来在微藻培养及光生物反应器方面，承担并完成了“九五”和“十五”海洋生物技术863（4项）、国家“九五”和“十五”科技攻关（2项）、上海市科技攻关、教育部青年骨干教师基金、上海市青年科技启明星计划等14个科研项目。目前正承担973微藻能源项目和国家自然科学基金各1项。在封闭式光生物反应器、饵料微藻、转基因微藻高密度培养等方面开展了多年的研究和开发工作，承担并完成多项国家及上海市有关封闭式光生物反应器及微藻高密度培养方面的课题，取得了多项研究成果，主要包括以下5方面：（a）封闭式光生

40、物反应器及放大技术：应用生物反应器原理并结合微藻培养技术，开发出了达国内领先水平的封闭式光生物反应器及其放大技术。在所负责的国家“九五”科技攻关项目“光生物反应器研制及其在藻类大规模培养中的应用研究”支持下，研制出了我国第一台封闭式光生物反应器，所负责完成的“封闭式光生物反应器及微藻高密度培养与养殖过程在线检测技术”被认定为国家“九五”科技攻关成果；负责研制的“多节-气升式-内光源平板式光生物反应器”获得了授权中国发明专利（ZL 200610026539.X），已成功地放大到1吨规模并应用于饵料微藻的规模培养；2009年在国际上发表了第一篇利用CFD模拟技术优化光生物反应器内部结构并经过微藻培

41、养实验验证的文章；（b）封闭式光生物反应器饵料微藻培养工艺优化和放大技术；（c）转基因微藻高密度光自养培养技术；（d）在国内外首创了微藻培养技术领域的一项崭新的平台技术异养-稀释-光诱导串联培养技术（已授权2项中国发明专利：ZL 200610024004.9、ZL 200610025618.9），采用该技术实现了普通小球藻和蛋白核小球藻的高密度高品质培养；（e）高产油脂的小球藻藻种选育、能源微藻高效光自养培养技术。迄今累计申请中国发明专利和PCT专利等40余项；发表SCI、EI等学术论文100余篇；出版编著1本及书稿3章。项目核心骨干-万民熙博士简介：男，1981年出生，华东理工大学生物工程学

42、院讲师。2003年毕业于中南大学化学化工学院化工系并获得学士学位。2007年毕业于中南大学资源加工与生物工程学院生物系并获得硕士学位。2012年毕业于中南大学资源加工与生物工程学院生物系并获得博士学位，博士期间在美国Johns Hopkins University，Department of Chemical & Biomolecular Engineering进行2年联合培养。主要从事微藻选育、藻类产品开发、微藻分子生物学等方面的研究。作为课题负责人和主要研究人员先后承担了近6项国家级科研项目，在国内外权威科技期刊上，如Biotechnology and Bioengineering、App

43、lied Microbiology and Biotechnology、Biotechnology for Biofuels、Bioresource Technology等发表论文二十余篇，其中SCI收录16篇，申请PCT专利1项（一种利用微藻高效生产虾青素的新方法，PCT/CN2013/084262）。目前正在承担项目：国家“863”计划课题“高产虾青素的雨生红球藻异养-稀释-光诱导串联培养新工艺的优化与工业化放大”（课题编号：2015AA020602，见附件10）；“十二五”973计划项目“微藻能源规模化制备的科学基础”课题“基于光照方向混合及光衰减特性的光生物反应器设计与放大原理”（课题

44、编号：2011CB200903）的子课题“光生物反应器热模验证雨生红球藻培养工艺优化与放大研究”。项目核心骨干-俞安全副总经理简介：男，1965年11月出生，江西婺源人，中共党员，1993年毕业于华北制药职工大学抗生素发酵专业，助理工程师。1984年进入江西东风制药有限责任公司在发酵车间工作，1993年起在江西东风药业股份有限公司原料药分厂工作。1996年-2004年作为原料药分厂厂长、葡萄糖车间主任和生化分厂厂长一直负责青霉素G、青霉素V钾发酵和淀粉糖的生产。2004年7月-2008年2月作为东风药业贸易部长、大区总监，江中集团督导部主管负责原料药及制剂的销售和管理，2008年2月至2011

45、年6月担任质量部长负责原料药产品质量管理及产品注册，2011年6月至2011年底在同联集团（江西东风药业的母公司）销售部担任销售经理，从事原料药销售的管理。 在多年生产管理的过程中，获得96年江西省试点工程青霉素项目10万元的大奖，青霉素V钾发酵水平全国第一，葡萄糖生产收率全国先进水平；在质量管理阶段，每年通过有数十家左右国内外的国家及客户审计，完成了印度、欧洲、美洲等很多国家的产品注册；在销售管理阶段，成功的拓展了东北大区及西南大区我公司空白区域，使西南大区从200万销售一跃成为1000多万的市场（一年），成为我公司销售明星，原料药销售达1.5个亿。进公司以来，多次被评为公司先进，优秀党员，

46、省级劳模称号。2011年11月份至2013年5月，进入江西爱贞纳制药有限公司（主要从事甾体发酵及合成），担任公司副总和党支部书记，负责生产协调和管理。在任职期间解决了发酵生产最重要的染菌问题，染菌率从以前的50%以上降到了1%以下，AD(4,雄烯二酮）及ADD（1，4，雄烯二酮）发酵收率得到显著的提高，使公司从严重亏损转为盈利，取得了良好的社会效益和经济效益。2013年5月至2014年底担任江西爱贞纳制药有限公司总经理。2015年2月至今，进入嘉兴泽元生物制品有限公司，担任生产副总。四、 项目现有工作基础和支撑条件嘉兴泽元生物制品有限责任公司在国内外首创了微藻培养领域的一项崭新平台技术“异养-

47、稀释-光诱导串联培养”（SHDP），藉此已实现高品质小球藻粉的工业化生产（已申请包括美国、欧盟等国外专利在内的相关专利25项）。该技术可快速提高微藻细胞内色素、蛋白等高附加值物质的含量和产率。通过近5年的持续研究与开发，基于SHDP技术，嘉兴泽元对高产虾青素雨生红球藻培养新工艺进行系统开发，2013年8月技术路线贯通并取得重大突破，完成500L发酵罐/80m2跑道池规模的中试并取得成功；2014年6月在2T和15T发酵罐/400 m2跑道池中放大成功，并自主开发数套新型光生物反应器。2014年7月以来，嘉兴泽元分别在西藏拉萨、云南昆明及迪庆香格里拉经济开发区三地开展了雨生红球藻异养细胞户外规模化光诱导试验，在云南昆明建立了户外光诱导工业