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益生菌专家张和平:十六载寻“种”路打破西方技术垄断

随着市面上益生菌产品越来越火爆,关于益生菌的讨论也越来越热烈。而细心的人们开始在一些益生菌产品的配方中,发现了一个名字响亮的菌种,叫Lactobacillus casei Zhang(干酪乳杆菌Zhang)——不要奇怪,这个菌种的命名,正是来源于它的发现者:中国在该领域权威科学家张和平教授。

张和平教授目前有多个头衔,他担任国家乳品生物技术与工程教育部重点实验室主任,农业部奶制品加工重点实验室主任,乳酸菌筛选与乳品发酵技术国家地方联合工程实验室主任,国家奶牛产业技术体系加工研究室主任,乳酸菌与乳品发酵剂内蒙古自治区工程实验室主任,内蒙古绿色畜产品加工协同创新中心主任。对他来说,时间永远不够用,而他的征程永远在路上。

自2001年开始,张和平教授每年都会带领团队外出采集微生物样本,从中筛选有益的微生物——益生菌。十六年来,张和平风雨兼程,不辞万里,足迹遍布中国、蒙古国、俄罗斯、哈萨克斯坦以及巴拉圭等地,采集自然发酵乳、泡菜、酸粥、酸面团以及人和动物肠道样品。

在他的印象里,这十六年如一日的寻“种”路上,常常是这样的画面:在某个清晨,在青海,一辆车,一行人,在人烟稀少的牧区里穿行。在这海拔三千多米的草原上,远处可以看到皑皑的雪山,近处,昆仑山雪水融化汇聚而成的河流,在草原上静静流淌,一切美丽如画。然而对于正在路途上的他和团队成员来说,这样的美景早就习以为常,大家眼里只有远方的路,心里考虑的是下一个目的地。

“我记得2009年我们青海海南州采集菌种的时候,由于当时下雨后山路陡滑,差点遇险。不过现在回想起来,也不算什么,”12月23日,他在北京接受中国网记者采访时,淡然地说,“大家或许觉得风吹日晒很吃苦,但我觉得是锻炼身体。”

益生菌的称呼源于希腊语,意为“对生命有益”。人类发明酸奶,可以追溯到四千多年前,那时的益生菌就和人类文明的发展建立起紧密联系,110年前诺贝尔奖获得者伊力亚·梅契尼科夫研究发现益生菌能延年益寿,随后德国、英国、日本、新西兰、中国等国的科学家,便开始不断致力于益生菌的研究。

2001年,世界卫生组织和联合国粮农组织曾对益生菌下了明确的定义:益生菌是一类能够活的进入消化道的微生物,当摄入充足数量时会对宿主的健康有益。近年来益生菌广泛应用于医学、食品工业、动物健康养殖等生命健康领域,市场增长显著,发展前景广阔。

然而如同粮食物种、动物种面临被国外长期垄断的尴尬境地一样,我国益生菌产业最核心的菌株资源,长期被国外巨头公司所控制。由于西方国家垄断了菌种发酵技术,我国大型企业发酵乳制品菌种几乎全部依靠进口,不仅生产成本高,更重要的是制约了我国乳酸菌产业和发酵乳制品的发展。

面对我国益生菌的“物种危机”,张和平教授和他的团队,以推动我国益生菌产业发展为己任,跋涉在寻“种”之路上,从人烟稀少的蒙古草原到世界屋脊青藏高原,从北纬六十度的俄罗斯到南回归线上的巴拉圭,始终没有停下与国外企业在这一领域的竞赛。

在这个过程中,张和平依托自主创立的优良菌株筛选技术和评价体系,先后采集筛选出干酪乳杆菌Zhang、乳双歧杆菌V9、植物乳杆菌P-8等我国原创自有益生菌菌株,一举打破外国在这一领域的技术垄断。张和平教授用科学严谨、孜孜以求的精神和脚踏实地的作风,带领我国益生菌行业突破国外封锁。

不同人种的肠道菌群因遗传背景、饮食、文化习惯及社会经济状况的差异而不同,从欧洲人体内筛选的益生菌菌株并不一定完全适合亚洲人体肠道。据介绍,为获得具有自主知识产权的优良菌种,张和平教授利用现代医学和分子生物学相结合的方法筛选出多株具有不同功能特性的益生菌和用于发酵乳生产的基础菌种,在生产上解决了乳酸菌高密度发酵的多技术瓶颈,填补了我国原创性乳酸菌发酵剂生产的空白。

L.caseiZhang菌株就是张和平教授成功开发的具有完全自主知识产权的益生菌,它来源于内蒙古锡林郭勒大草原,是从分离自43份传统发酵酸马奶样品中的243株乳酸菌中筛选出的1株益生菌,具有降血脂、免疫调节、抗氧化、拮抗肠道病原菌生长等益生功能。它也是我国第1株完成全基因组测序的乳酸菌,标志着我国益生菌的研究进入了基因组时代,进入世界先进水平。如同“养乐多”发明人代田稔发现的"干酪乳酸菌代田株"被称为“代田菌”一样,“干酪乳杆菌Zhang”被人们亲切的成为“干酪张”。

据了解,在这十六年里,张和平教授和他的团队创造了多项举世瞩目的成就。他采用生理生化和多种分子生物学技术相结合的方法,分离、鉴定、保藏了9个属、78个种和亚种共7060株乳酸菌,建成了中国最大的具有自主知识产权的乳酸菌菌种资源库,建成了中国最大的乳酸菌菌种资源库。

2008年完成的“干酪张”全基因组序列的测定和蛋白组学的研究,这是我国完成的第一株乳酸菌基因组全序列分析,同时在国际上首次利用蛋白质组学技术建立了干酪乳杆菌不同生长时期的蛋白表达谱。基因组学和蛋白质组学的研究不仅填补了我国利用现代“组学”方法系统研究益生菌的空白,并对提高我国益生菌研究的科技创新能力、自主知识产权益生菌品牌的打造和我国益生菌产业的发展具有重要意义。

2009年,张和平教授还率先开展了中国不同地区不同民族健康人群肠道菌群的分析和服用干酪乳杆菌Zhang、植物乳杆菌P8对人肠道菌群的影响研究,为益生菌临床医学研究和益生菌制剂的推广提供了强有力的基础数据和理论指导。基于我国传统乳制品产业现状和发展趋势,他还在内蒙古、西藏、新疆、四川、甘肃等地区建立了传统乳制品现代化生产技术示范点,开展了制修订食品安全标准、革新工艺技术、规范操作流程等相关工作,为推动和促进我国传统乳制品产业可持续发展提供工作基础。

他和团队由此也获得了多项荣誉和奖励,包括“国家科技进步二等奖”,“长江学者”奖励计划特聘教授,国家杰出青年基金获得者、“何梁何利科技创新奖”,国家万人计划领军人才、全国农业杰出人才、全国劳动模范、内蒙古自治区特别贡献奖等;所带领的研究团队2009年入选教育部创新团队发展计划, 2014年入选科技部重点领域创新团队,2015年入选农业部科研杰出人才及创新团队。他先后获得“内蒙古科技进步一等奖”“内蒙古自然科学一等奖”“内蒙古自治区科学技术特别贡献奖”“内蒙古自治区杰出人才奖”和“全国优秀科技工作者”荣誉称号。同时他还当选担任中国人民政治协商会议内蒙古自治区委员会第十一届常委,内蒙古自治区呼和浩特市第十四届人大代表。

此外,他承担国家杰出青年科学基金、863计划、973前期研究专项等相关科技项目30余项,累计经费5000余万元,共培养博士后5名、留学生4人、博士研究生25名和硕士研究生154名,为这个领域的高端人才培养做出了巨大贡献。

在荣誉面前,张和平教授表示,他感受更多是沉甸甸的责任,感觉到他和团队十六年的专注和成果有着更加重要的意义。作为北京科拓恒通生物技术股份有限公司的首席科学家,张和平教授和团队也在探寻更多的方式将他的研究成果产业化。“不忘初心,继续前进,”他这样说道,希望自己能带领团队继续努力占领菌株资源高地,为亿万国人健康助力,为中华民族的伟大复兴积蓄力量。

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