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内蒙古乳品生物技术与工程重点实验室—— 保藏“舌尖上的宝贵遗产”
发布日期:2021-1-13 9:36 文章来源:创新内蒙古 白莲 览243次

创新是引领发展的第一动力。作为科技创新的桥头堡和主阵地,国家级、自治区级重点实验室是组织高水平基础和应用基础研究、聚集和培养优秀科技人才、开展国内外学术交流、共享先进创新资源的重要基地。

“针对学科发展前沿和自治区经济社会发展的重要科技领域和方向,开展创新性研究,增强科技储备和原始创新能力”,是国家级、自治区级重点实验室的主要任务。

目前,我区共有各类重点实验室151家,其中,国家重点实验室3家、自治区重点实验室148家,覆盖化工、蒙中医药、农牧业、新能源、生态环保等优势特色领域。这些重点实验室中,依托高校建设的有86家、占比57%;依托科研院所和医院建设的有25家、占比17%;依托企业建设的有40家、占比26%

高大上的重点实验室有哪些富有成效的创新案例?发生了哪些鲜为人知的创新故事?实验室的技术成果、研发应用等为助推经济高质量发展提供了哪些有益的借鉴?

自治区科技厅与内蒙古日报科技版共同策划《创新实验室》专栏,带领大家走进这些“高冷神秘”的科研机构一窥究竟,敬请关注。

香味浓郁的发酵乳和乳酸菌饮品具有独特的营养健康功能,是近年来国内乳制品消费增长最快的品类。然而,庞大的消费市场背后,很少有人知道,长期以来,我国各乳品企业生产发酵乳制品所采用的菌种、制剂与关键技术主要依赖进口,严重制约产业的可持续发展。

一支以科技推动我国乳品产业发展为己任的研究团队通过多年努力和坚持,正在改变这一局面——他们建成了亚洲最大的乳酸菌菌种资源库;完成了我国第一株乳酸菌菌株的全基因组测序,填补了国内的研究空白;依托自主创立的基于肠道菌群的益生菌精准筛选技术和评价体系,筛选出多株具有自主知识产权的益生菌菌株,一举打破国外技术和产品的垄断……

他们,就是我国乳制品专家张和平教授带领的来自内蒙古乳品生物技术与工程重点实验室(以下简称实验室)的乳品生物技术创新团队。以“解决我国乳酸菌和发酵乳产业发展的重大技术需求”为目标,团队取得了一系列突破性成果,实现了乳品发酵剂、益生乳酸菌制剂、动物微生态制剂和青贮发酵剂的产业化,产生了显著的经济效益和社会效益。

抢救正在消失的菌种

建成亚洲最大乳酸菌种资源库

酸奶、乳酸菌饮料中,都含有关键成分——乳酸菌。乳酸菌是一类能利用可发酵碳水化合物产生大量乳酸的细菌,广泛存在于人体的肠道中,具有调节肠道菌群,增强机体免疫等功效。随着研究的不断深入,肠道微生物被誉为人类和动物的一个“重要器官”,肠道菌群成为生命科学领域炙手可热的研究热点。

“种质资源是极其珍贵的农业遗产与自然资源,是农业科技原始创新与现代种业发展的物质基础。”张和平教授深知,未来国际种业的竞争,很大程度上取决于对种质资源的挖掘和有效利用,谁占有数量大、种类多的种质资源,谁就有希望在未来经济发展中做出更多贡献,并占有主导权。

一方面,乳业要想快速发展,摆脱国外制约,客观上需要更多更好的益生菌种质资源,而另一方面,随着城市化进程加快,传统制作发酵乳的习俗日渐式微,使得许多宝贵的乳酸菌正在逐渐消失。

“购买不是长远之计,应该建立具有自主知识产权的乳酸菌菌种库。既然总得有人来做这个事情,那么就由我们来做吧!”张和平教授的话掷地有声。

道虽迩,不行不至;事虽小,不为不成。

2001年起至今,张和平教授带领团队成员与时间赛跑,以收集、鉴定和保藏乳酸菌资源为己任,克服了巨大的困难,从亚洲、欧洲、非洲、南美洲等不同国家采集传统发酵牛乳、马乳、驼乳、羊乳、牦牛乳、奶酪等制品以及酸粥、泡菜、米酒、酸面团、橄榄汁等自然发酵食品和母乳、婴儿粪便、蜂蜜、树皮等样品3310份,从中分离、鉴定乳酸菌20201株,建成了亚洲最大的乳酸菌菌种资源库,抢救性保藏了“舌尖上的宝贵遗产”。

依托自主创立的益生菌筛选技术和评价体系,团队先后筛选出干酪乳杆菌Zhang、乳双歧杆菌V9、植物乳杆菌P-8、瑞士乳杆菌H968株具有优良特性的益生菌,一举打破发达国家在这一领域的技术垄断。

任何一株菌种的研究,都不是一蹴而就的,需要许多年的沉淀累积。实验室代表性益生菌菌种之一、以张和平名字命名的“干酪乳杆菌Zhang”具有降血脂、免疫调节、抗氧化、抗肠道病原菌生长等多项益生功能。

“干酪乳杆菌Zhang”分离自锡林郭勒大草原自然发酵酸马奶,在实验室里进行了长达18年的系统研究,是我国第一株完成全基因组测序的乳酸菌,在国际上首次构建了干酪乳杆菌蛋白质组图谱,提出了菌株双组分系统提升肠胃液耐受的理论,显著提升了我国益生乳酸菌研究的科技创新能力。

明确国人肠道菌群结构

攻克活性稳定难题

现在,越来越多的人开始意识到益生菌的积极效用,然而在市场上,含有益生菌和益生元的产品质量参差不齐,消费者无法辨别,更有一些国外企业打着“专为中国人量身打造”的旗号销售产品,这让张和平感到心痛。

“要开发益生菌,一定要先了解国人的肠道菌群是什么样的结构,为精准筛选益生菌提供理论上的指导。”张和平团队率先系统研究了我国9个省份的汉族、蒙古族、藏族等7个民族314份健康人的肠道微生物差异,明确了中国人群肠道微生物不同于西方的肠道微生物结构,是以考拉杆菌属为优势菌群的群落结构。

在此基础上,团队发明了基于肠道微生物作用的益生乳酸菌精准筛选技术,从乳酸菌遗传种质资源库中筛选出适合我国人群的益生乳酸菌68株,并从动物模型、人群试验和临床研究等方面完成了菌株的益生功能评价,解决了益生乳酸菌的精准筛选技术落后和优良菌株匮乏的难题。

 “过去,由于益生菌的活性不稳定,好多生产出来的益生菌很快就死掉了,现在,我们把这个技术难题攻克了。创制了微包膜高效保护的益生乳酸菌冷冻干燥技术,使得活菌得率由60%提高至90%以上,生产出的发酵剂(制剂)活菌数达54千亿—1万亿 CFU/g,整体产品和技术达到国际先进水平。”张和平告诉记者,目前,蒙牛、中地乳业、圣牧高科、光明乳业、温氏集团、现代牧业等大型乳品企业都采用了该技术和产品,相关科技成果的转化,不仅为企业提供了新技术,增强了企业核心竞争力,同时大幅提高了销售额和利润额,取得了显著的经济效益和社会效益。

为了使科技成果更好地得到转化,使更多传统乳品产业受益,基于我国传统乳制品产业现状和发展趋势,团队还在内蒙古、西藏、新疆、青海、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23个,革新工艺技术、规范操作流程、制订食品安全标准12个,为当地农牧民增收起到了良好的技术辐射和带动作用。

星空浩瀚,探索永无止境。

作为科技创新的重要阵地,内蒙古乳品生物技术与工程重点实验室拥有微生物学、基因组学、医学、生物信息学等不同背景的团队成员组成跨学科的强大学术阵容,聚合成实验室发展的强大力量源泉,他们将以实际行动践行“科技兴蒙”,夯实乳业创新基地,为自治区高质量发展做出更大的贡献。

(来源:内蒙古日报)

 
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