海藻寡糖是海藻多糖（琼胶、褐藻胶、卡拉胶等）降解所得,主要包括琼胶寡糖、褐藻寡糖和卡拉胶寡糖。琼胶寡糖（新琼寡糖和琼寡糖）是琼胶水解产物,一般指聚合度为2²0的低聚糖。与琼胶相比,琼胶寡糖因具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、肠道益生菌增殖和美白保湿等多种生物活性,在药物、保健品、化妆品、保鲜剂、生物肥等领域表现出诱人前景,被认为是实现海藻产业高值化的有效途径。目前,琼胶寡糖主要由琼胶（多糖）经化学法/生物法降解而制备,化学法生产需消耗大量酸碱,存在环境污染严重、成本高、生产条件不易控制、制备的琼胶寡糖分子量不均一且有化学物质残留等问题;生物法生产虽产物分子量稳定、污染小、成本低,但目前效率较低,尚未实现产业化生产。因此开发可直接以龙须菜为原料、高效环保的琼胶寡糖生产技术具有重要意义。前期从深海沉积物中分离鉴定了一个新种:太平洋火色杆菌（Flammeovirga pacifica WPAGA1）。该菌株可以龙须菜为唯一碳源生长,并将其降解产生琼胶寡糖。前期已优化建立了摇瓶小试条件,首次建立了“一步法”生产琼胶寡糖的制备方法,多种生物活性也得到了验证。但是大规模制备过程中存在菌种难以扩大培养、高粘度造成制备条件难以控制的问题,因此在大规模制备中必须优化生产方法。本文在前期研究的基础上,优化了菌株WPAGA1扩大培养条件,提出了中试发酵优化和控制策略;并从基因组和转录组水平上分析了菌株WPAGA1以龙须菜为底物产寡糖的相关酶基因及转录水平,优化了重组琼胶酶Aga0950产酶条件,获得了高活性琼胶酶,并对寡糖的保鲜效果进行了研究。主要研究结果如下:（1）针对火色杆菌较难转接培养问题,建立了菌株WPAGA1扩大培养条件和生长动力学模型。10 L和200 L种子罐优化培养基均为1 g/L琼胶、1 g/L酵母粉、5 g/L蛋白胨、20 g/L NaCl。10 L种子罐培养条件为温度32℃、3%接种量（v:v）、转速150 r/min、通气比0.5 vvm;200 L种子罐培养条件为温度32℃、3%接种量（v:v）、100 r/min、通气比0.25 vvm。Logistic方程很好地模拟了菌株WPAGA1生长动力学模型。在上述优化条件下,接种14¹6 h种子液,寡糖的产量和产率均达到最大,分别为1.52 g/L和0.0362 g/L/h。（2）龙须菜发酵属于高粘度发酵,粘度是影响寡糖产量的一个重要因素。对影响寡糖产量和发酵体系粘度的因素进行了研究,提出了200 L罐发酵产寡糖的优化和控制策略为:龙须菜干粉添加量20 g/L、C:N控制为5:1（蛋白胨为氮源）、盐度和接种量控制在20 g/L（NaCl）和3%（v:v）;发酵条件控制在37℃、150 r/min、通气比0.375 vvm。在上述控制条件下,发酵42 h时寡糖产量可达到1.69 g/L,比对照组提高了45.7%。采用单位体积发酵液所消耗的功率相等的原则进行了发酵规模放大研究,建立了1吨发酵罐产寡糖的发酵条件,寡糖产量达到200 L罐产量的96.4%,很好地降低了粘度对发酵性能的影响。（3）对产寡糖相关酶基因研究有利于发酵调控。全基因组测序分析显示,菌株WPAGA1中含有丰富的与龙须菜多糖降解相关基因,尤其是发现了13个琼胶酶基因。转录组学分析发现,以龙须菜为碳源培养时,多糖代谢、半乳糖代谢相关基因的转录水平均上调,其中,8个琼胶酶基因上调明显,aga0950琼胶酶基因上调最明显,比对照组上调9.47倍。对aga0950基因进行异源表达,获得了活性较高的琼胶酶Aga0950。该酶3 h内可酶解20 g/L的龙须菜干粉,寡糖产量达1.5 g/L,终产物为新琼四糖和新琼六糖。二级结构和三级结构预测显示,该酶具有高比例的α螺旋,可提高酶的刚性结构,预测具有较好的热稳定性。酶学性质表明,该酶最适温度为50℃,具有较好的热稳定性,与酶的结构预测结果一致。该酶的最适pH范围为4.0¹0.0,Co²⁺、Mn²⁺和Fe³⁺能促进酶活,而Cu²⁺抑制酶活。（4）为提高重组琼胶酶Aga0950的表达量,在7.0 L发酵罐中研究了琼胶酶的高效表达策略。结果显示,诱导前期采用不同比生长速率的甘油指数流加补料策略,比生长速率为0.2时有利于细胞生长和琼胶酶的表达;诱导后期乳糖连续流加策略替代IPTG诱导,1.0 g/（L·h）的乳糖诱导表达17.5 h琼胶酶酶活达到115.3 U/mL,比优化前提高了4.97倍。（5）利用荔枝果实保鲜性能,对菌株、重组琼胶酶两种方法生产寡糖的活性进行了比较。结果显示,贮藏第7 d时,两种琼胶寡糖的好果率分别为57.65%和62.85%,比对照组提高26%以上。可溶性固形物、可滴定酸、维生素C、多酚氧化酶以及过氧化物酶活性等多项品质分析表明,琼胶寡糖组均优于对照组。按照好果率100%计算,琼胶寡糖组比对照组常温保存货架期延长24 h。