从曾呈奎创立我国的海藻化学到21世纪的发展趋势

严小军

浙江海洋大学，浙江舟山

曾呈奎先生诞辰110周年之际，曾呈奎先生是无可置疑的我国海藻化学的创始人却鲜为人知。一般来说，国际学术界介绍曾老时是这么说的：曾呈奎是二战前在美国得到训练的中国海洋植物学家，他是海水养殖的先驱，并将中国的海藻养殖规模达到世界最大。【C. K. Tseng was a Chinese marine botanist trained in the United States before World War II who pioneered ocean farming and launched China as the world's largest producer of marine algae.】曾呈奎获得博士学位的密歇根大学的网站上介绍是这样说的：曾呈奎把自己称为大海之子，实际上，他是中国海洋学之父。因此，我想在这里介绍曾先生的海藻化学研究。

如果将海藻化学工业列出大事记的话，大致是如下：（1）1670年，日本渔民制造出琼胶，取名“寒天”；（2）1811年，法国化学家Courtois 从褐藻中发现了碘；（3）1873年，爱尔兰科学家从红藻中提取了卡拉胶；（4）1881年，英国人Stanford从海带属褐藻中发现了褐藻胶；（5）1881年，德国人赫斯Hesse用琼胶代替明胶做细菌培养基；（6）1844年，从褐藻中发现了甘露醇（这是一个六元糖醇）；（7）1907年，日本东京帝国大学池田菊苗从海带中发现谷氨酸；（8）1913年，德国藻类学家Kylin发现fucoidan；（9）1954年，曾呈奎先生在我国青岛建立了第一家褐藻胶加工厂。

    那么，曾先生是怎么在我国开创海藻化学及其工业利用的？这要从曾呈奎先生自1942年起因工作原因到斯克利普斯海洋研究所工作开始。当时正值二战期间，美国迫切需要琼胶，必须解决从本土海藻资源来供给琼胶的生产。曾呈奎在此项研究中具有三个优势，其一，他非常熟悉海藻分类学，其二，他是世界上第一个科学潜水员，能够直接从海洋中采集到各种海藻，其三，他开展了海藻化学研究，从而解决了美国琼胶的供应。进而，他又利用当地的褐藻资源开始研究褐藻胶。从1944年至1947年连续发表了高质量的海藻化学研究论文[1-5]。值得注意的是，曾先生在1945年发表在Science上的论文，可以清晰地看到他从分类学到资源学到海藻化学的学术思想脉络，他建立了整个海藻化学资源研究的框架，厘清了许多学术用语的规范，成为国际海藻多糖化学的权威专家。

    曾呈奎先生1946年底回国后，先在山东大学任植物系主任，然后于1950年和童第周、张玺教授等筹办中国科学院海洋研究所。他重新开始了系统的海藻化学研究，研究了野生马尾藻的褐藻胶提取条件，首次于1954年在中国实现了马尾藻褐藻胶的工业化试验，并在1958年海带人工养殖获得成功后正式实现了产业化。其后曾先生又立足国家重大需求，指导开展了胶、碘、醇综合利用的产业化研究，培养了纪明侯为代表的我国第一代海藻化学专家[6-8]。

    有一位美国专家Marston回忆道：曾在1947年回到中国，然后就再无消息，1975年十月，中国一个重要的科学代表团来到斯克利普斯，曾呈奎，如今的中国科学院海洋研究所所长找到了Marston，他告诉Marston，当年他们一起在拉霍亚（斯克利普斯海洋研究所所在地）研究褐藻，他回国后继续研究中国的褐藻，并能够生产碘来用于中国地方病碘缺乏症。【Tseng went back to China in 1947, and nothing was heard from him for a long time. In October, 1975, with official U.S. sanction, a delegation of important Chinese scientists were welcomed to Scripps. And guess who eagerly seeks out Marston—C.K. Tseng—looking fine and fit, now director of a Chinese Oceanographic Institution himself. He tells Marston that the kelp research work they started on the La Jolla beach, he continued on the Chinese coast, to produce the iodine so needed for the serious Chinese malady, goiter; and now the disease has been completely eliminated.】

    通过以上的科学事实和发表记录的展现，我想大家应该有这样清晰的结论：曾呈奎先生是无可置疑的我国海藻化学的创始人。但更值得我们学习的是曾呈奎先生创立我国海藻化学的思想特色：（1）立足国家重大需求；（2）立足资源与化学的交叉研究；（3）立足资源多种生化成分的综合利用；（4）立足产业化的实际效用；（5）立足养殖与加工一体化的农工复合策略。

    我国褐藻化学及工业的发展历程：（1）70年代，由于碘作为战略物资必须实现自给自足，我国正式开始了海带综合利用的大规模工业生产，形成了褐藻工业产业，在全国沿海建立了一大批海藻工业基地。（2）80年代，开展海带综合利用的研究，提出了从海带同时生产褐藻胶、甘露醇和碘的综合利用流程。许多企业在80年代末经历经济体制改革后浴火重生，与日俱进，以海藻多糖出口加工为引领，显著提升了产品质量，并进一步激发了多种产品平行开发的需求，培育了明月海藻、洁晶集团等龙头企业。（3）90 年代之后，我国海藻化学呈现更加多元化的发展趋势，海洋药物也取得了突破，率先实现了从海藻资源化学到海洋药物的跨越。（管华诗院士的PSS，徐祖洪教授的海昆肾喜胶囊，范晓教授的海藻碘片）。

    与此同时，从海藻化学的研究来看，与天然产物结构研究、生物活性研究及应用联系更加紧密。我国海藻化学家90年代以后，我国海藻化学向天然产物化学与生物活性领域前进，越来越多的研究成果发表在国际学术主流期刊上，并得到了广泛引用。笔者是1989年到中国科学院海洋研究所从事海藻生化学研究，1994年成为我国海藻化学研究领域的第一个博士，在中国科学院海洋研究所读书及工作期间，通过曾老的博士生秦松的引见，也多次得到曾老的言传身教，为本人当时率先开展的褐藻多酚及其抗氧化活性研究提供了重要的思想引领，这些研究工作经过数十年后已经成为国际海藻抗氧化研究领域的经典论文，以seaweed antioxidation为关键词谷歌学术检索，有两篇文章的引用次数位列世界前十[9-12]。

    21世纪以来，海藻化学工业进一步呈现出多元化的趋势。海藻肥、海藻纤维、海藻活性物质实现了产业化。海藻化学的研究向生化功能因子精准结构的全景式图谱化方向发展，并逐步与基因组学、蛋白质组学、代谢组学研究技术对接；海藻化学功能因子向精准应用方向发展，应用领域扩展到现代农业、养殖育种、人类健康、环境领域；藻类资源开发新技术的大规模应用正逐步引领产业升级，资源精细利用能力和潜力显著提升。

结语：2005年3月24日，科学时报发表“寄语21世纪的中国海洋科技”，编者按为：跟曾呈奎院士一起凝视蓝色国土。谨以此标题，再次向曾老致敬！

主要参考文献：

[1]Tseng CK. 1944. Agar: A Valuable Seaweed Product. The Scientific Monthly, 58 (1) : 24-32.

[2]Tseng CK. 1946. Phycocolloids: useful seaweed polysaccharides. In Colloid chemistry: theoretical and applied, edited by J. Alexander. New York, Reinhold, Vol. 6:629-734

[3]Tseng CK. 1947. Seaweed resources of North America and their utilization. Economic Botany. 1(1) : 69-97.

[4]Tseng CK, Sweeny BM. 1946. Physiological studies of Gelidium cartilagineum I. photosynthesis, with special reference to the carbon dioxide factor. American Journal of Botany.

[5]Tseng CK. 1945. The terminology of seaweed colloids. Science. 101(2633):597-502.  

[6]曾呈奎，纪明侯，1962.马尾藻褐藻胶的研究。I. 海蒿子褐藻胶的提取条件。海洋科学集刊。1:140-158.

[7]Tseng, C.K. and S.Y. Wu, 1962 Cultivation of Laminaria. Peking, Peking Science Press (in Chinese)

[8]Tseng, C.K., 1984. Modern seaweeds of China. Beijing, Science Press, 316 p.

[9] Yan XJ, Chuda Y, Suzuki M, Nagata T. 1998. Fucoxanthin as the major antioxidant in Hijikia fusiformis, a common edible seaweed. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 63(3) : 605-607. (谷歌学术引用466次)

[10] Yan XJ, Nagata T, Fan X. 1998. Antioxidative activities in some common seaweeds. Plant Foods for Human Nutrition. 52(3) :253-262. (谷歌学术引用237次)

[11] Yan XJ, Li XC, Zhou CX, Fan X. 1996. Prevention of fish oil rancidity by phlorotannins from Sargassum kjellmanianum. Journal of Applied Phycology. 8(3) : 201-203. (谷歌学术引用144次)

[12] Chen HM, Yan XJ, Zhu P, Lin J. 2006. Antioxidant activity and hepatoprotective potential of agaro-oligosaccharides in vitro and in vivo. Nutrition Journal. 5:31(谷歌学术引用110次)

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