张和平：3万株乳酸菌背后的故事

我是1982年上大学，1982年到1986年，当时叫内蒙古农牧学院畜牧学学本科专业。到了硕士阶段，我改成了乳制品加工专业，硕士毕业后就留校工作。1998年到2001年，我在东北农业大学学习乳品科学，从2000年开始乳酸菌、益生菌等方面的研究。

我为什么要选这个行业？这个事情可以追溯到1994年。当年我们学校和日本国际事业协力团有一个健康项目，一个为期5年的合作。

这5年干什么呢？就是日本的一些企业界的研究人员也好，大学的研究人员也好，5年间在我们内蒙古大草原走了28个牧业区县，把自然发酵乳中的乳酸菌进行分离、收集，然后偷偷地带回日本。

这是一个原因，促使了我要做这方面的研究。我们有非常好的资源，为什么让别人拿走了！

再就是从20世纪90年代开始，中国的乳品工业进入了一个高速发展时期，特别是发酵乳制品。但是当时用的发酵乳制品，用的菌种也好，用的发酵剂也好，主要是来源于进口。

我就想我们这么大的国家，如果一直依靠进口，这样是不对的。所以从2001年开始，我就开始一个人组建团队，慢慢地建实验室、建菌种库，一直工作到今天。这个工作一直持续了20多年。

再者，我主要是从自然发酵乳制品分离、筛选乳酸菌、益生菌。

为什么要从自然发酵乳制品里面筛选？

其实我们中国的游牧民族也好，或者全球的游牧民族也好，像中亚、蒙古、中东，实际上发酵乳制品的历史是非常悠久的。

在这几千年甚至几万年的自然进化过程中，在牧民祖祖辈辈的传代接种过程中，实际上乳酸菌经过了一个长期的自然进化和演变，就是越来越适应这个环境，适应乳制品环境。

我们认为这是一个天然的大宝库，一个天然的乳酸菌宝库，一个天然的菌种库。这也是我们为什么主要从自然发酵乳制品里面分离乳酸菌、筛选益生菌。

发酵乳制品的历史非常悠久，但真正把自然发酵乳制品和乳酸菌有益健康提到一个理论高度，那是100多年前的诺奖获得者梅契尼柯夫。

他提出来一套理论，通过研究发现，发酵乳制品也好，其中的乳酸菌也好，实际上对我们肠道的健康是非常有价值的。

肠道里面的有益微生物、有益乳酸菌，可以调控肠道菌群，把肠道里面的腐败物质清除出去，从而达到延年益寿的目的。所以他写了一本书叫《延年益寿：乐观研究》，这在100多年前真正把它提到一个理论高度。

我们从2001年开始，这20年来一直在从自然界中自然发酵乳制品，自然发酵食品，后期我们则要从母乳、婴儿的粪便里面，分离、收集乳酸菌。这20年来，总共采集的样品有4864份，分离、鉴定的乳酸菌大概3.2万多株。

这个菌种库是目前全球最大的一个乳酸菌菌种库，采集的地方遍及全球26个国家。

经过这20年，从无到有，从0到1，现在研究室的平台建的非常好。我们现在有6个600平米的实验室，仪器设备的总价值有8000多万元，有13个省部级以上的科研平台，有3个国家级的创新团队。

现在我们整个实验室有192个人，包括年轻的老师、博士研究生、硕士研究生，其中有长江学者。我个人是长江学者特聘教授、国家杰青。同时在这个研究过程中，我们实验室培养出来两个优青。

平台也建的非常好，我们把这个平台分为三大部分。

一个是乳酸菌资源的收集及生物多样性研究，有两台测序仪——PacBio三代测序仪和Nanopore三代测序仪，还有流式细胞仪、高通量菌落筛选工作站。

一个是益生菌、肠道菌群与代谢组学研究平台。这几年我们除了做基因组学，也做代谢组学，实验室有4台代谢组学设备，工作包括靶向代谢组和非靶向代谢组，也包括一些蛋白纯化。

一个是乳酸菌发酵技术和发酵乳生产中试平台。基础研究做完了以后，有一个用于生产的研究平台，包括像反应器、深冷制粒系统、中试规模发酵系统、冷冻干燥系统等等，这是为我们产业生产的一个中试平台。

经过20年的研究，我们除了建菌种库，也做一些益生菌筛选。以前筛选益生菌，就是一个一个地人工来试，后来觉得这样工作量太大、耗费时间太长。后来我们开发了一套算法，叫iProbiotics，就是利用基因组的数据预测它有没有益生功能，主要是指耐酸、耐胆盐两个功能。

预测完以后，这样就大大地简化了我们的研究流程，缩短了研究时间，增加了研究的准确度。假如说有1000个菌株，我们通过基因组测序先来预测。预测完以后，可能缩小到范围到100个。此时再用人工来试，这样既优化了我们的研究平台、减少了研究的时间，再就是增加了我们筛选的准确性。

通过这个平台，我们这几年筛选了好多益生菌，有些已经进入了工业化生产。

这是我们实验室代表性的6株明星菌株。为什么要叫代表性明星菌株？因为我们20年间在这6株益生菌上万郴个了大量的研究，从它的基础研究、动物实验，一直到临床试验。

作为一个益生菌，光有一个动物实验是不够的，因为我们最终要用在人的身上，我们觉得还是需要依靠科学循证。

围绕我们的核心菌株正在进行的临床试验和人群试验有26项。

其中我们实验室开发研究的一些原创性菌株，在科拓生物、蒙牛乳业、华润江中、完美公司等实现了技术转化。特别是与科拓生物全面携手转化了一个益生菌的技术成果，已于2020年在深交所创业板上市，成为中国益生菌产业第一股。

这是在呼和浩特和林新区，即将开工建设的一个乳酸菌新工厂的平面布置图。

我感觉现在对益生菌的研究也好，对乳酸菌的研究也好，积累了20多年的技术、经验、基础，这些为我们今后进一步研究、开发乳酸菌和益生菌奠定了一个非常好的基础。

我经常讲，我们这20年的宝贵经验，事实上是为我们以后的研究更加铺平了道路。那么今后要干什么呢？

第一，我们要建设菌种资源库，持续加大菌种资源库的建设。

从自然界、健康人的肠道，分离、收集、保存乳酸菌，把我们的菌种库建成一个更大的菌种库，保藏量达到5万株。同时完成2万~到3万株基因组测定，搭建一个全球最大的乳酸菌的基因组数据库和分析平台。

第二，我们要筛选新的益生菌。

根据肠道菌群的靶向，我们先筛选一些益生菌，现在的方法已经建立起来了，技术也越来越成熟。将来所谓的靶向益生菌菌株筛选，是我们实验室今后一个更重要的工作。

第三，我们要开发活菌药物。

我们为什么会选择乳酸菌呢？因为乳酸菌的安全性，已经有几千年、上万年的使用历史，在全世界公认是安全性的。所以，我们要从这里面筛选一些能用于药物的有益的益生菌。

第四，我们要突破加工技术。

我们有好的菌株，如何实现产业化？如何做成一个好的产品？这时加工技术就特别关键。加工技术的突破仍然是我们实验室的一个重要的工作。

比如突破菌株培养，新型浓缩和干燥的一些技术，以及定向调控高活性代谢产物的一些加工技术。再就是我们的乳制品加工技术，特别是发酵乳制品。我觉得这里面需要的技术太多了，值得我们进一步去探究。