近年來，我國益生菌產業不斷涌現高水平的學術研究成果，創新技術也層出不窮，為我國益生菌產業的發展持續注入新的科學動力。我國益生菌科技與產業創新有哪些技術儲備，其未來發力點又在哪里？12月23日，由中國食品科學技術學會主辦，伊利集團支持的“2022年益生菌科技與產業創新論壇”以線上的方式舉辦。來自浙江大學、上海理工大學、中國食品發酵工業研究院、同濟大學附屬第十人民醫院、中國農業大學院、清華大學、北京東方紅航天生物技術股份有限公司、伊利集團等科技界及產業界的專家學者及企業代表展開深入交流，共探益生菌產業創新發展之路。論壇由浙江大學生物系統工程與食品學院何國慶教授和中國食品發酵工業研究院副院長姚粟共同主持。
我國益生菌產業呈現三大特征
隨著腸道菌群科學研究的逐步深入，加上新冠疫情背景下大眾對益生菌的需求進一步放大，全球益生菌市場蓬勃發展。從區域市場情況看來，亞太地區益生菌消費規模占全球規模高。中國食品科學技術學會常務副理事長邵薇在致辭中表示，益生菌行業作為我國新興產業的典型代表，是我國食品工業培育發展新動能，推進健康中國建設的重要著力點。
邵薇表示，經過二十余年的發展，益生菌產業已頗具規模，呈現三大特征：一是益生菌的諸多技術瓶頸在高校及企業的合力推動下被逐一破解，在確保我國益生菌供應鏈安全穩定的同時，邁出國門、走向世界。二是在食品工業健康升級的大背景下，益生菌與食品工業對接融合處于最佳時機，應用類別趨于多元化，從乳制品逐漸向果蔬制品、休閑食品等產品類別、延伸。三是我國益生菌標準法規與監管體現基本與國際保持同步，菌種標準體系不斷完善，滿足了行業發展的基本需求。
邵薇指出，從我國益生菌行業創新發展的生動實踐中，我們能夠愈加清晰地認識到，行業健康發展的根本，在于創新引領與科技賦能。對益生菌功效的探索和評價是一個嚴謹、科學的長期過程，并非一蹴而就，需重視對菌種的科技投入，不斷提升產品的科技內涵。當前我國已建立起龐大的專利菌種庫，越來越多的優秀國產菌種轉化應用并產生良好的經濟和社會效益。從目前來看，中國益生菌市場已經進入價值回歸階段，消費者的購買行為更加理性。基于此，益生菌產業應更加重視益生菌相關產品量效關系的確證，關注產品的全生命周期，讓更多優質益生菌產品助力消費者健康。邵薇還提醒，得益于益生菌產業前期良好的消費者教育，我國消費者對益生菌的認知水平較高，然而科普是一項長期的系統性工作，行業應主在營銷與推廣產品時高度自律，少一些“夸大宣傳”，多一些“嚴謹專業”，同時加大科普投入，共同營造良好的行業發展氛圍。
伊利集團總裁助理云戰友博士在致辭中表示，伊利集團始終堅持走益生菌自主創新研發之路，先后前往新疆、西藏及河北等多個省份，收集傳統發酵食品、母乳、嬰幼兒糞便等各種樣本，持續開展新菌株的分離和篩選工作。伊利與國內多家高校及科研機構合作研發出以乳雙歧桿菌BL-99為代表的一系列益生菌，目前所研發的菌株共獲得15項授權發明專利，并應用到多款產品中。多年來，伊利致力于推動國產益生菌的高質量發展。不斷強化益生菌專家生態圈體系、支持跨領域、交叉學科人才、科研隊伍合作，加強基礎創新實力，產出自主創新的成果；注重益生菌應用標準化，益生菌的研究要基于菌株水平開發，以標準規范益生菌在產品端的應用轉化；充分聯動產學研各界，開展益生菌的科普宣傳工作。云戰友表示，下一步，伊利將加強益生菌的品牌打造，重視品牌價值，將多元化的科學成果以簡單、易懂的形式傳遞給消費者，不斷滿足消費者日益增長的健康需求。
優質益生菌要實現精準開發
中國農業大學營養與健康研究院郝彥玲教授圍繞“優質益生菌精準開發與應用”作了報告。郝彥玲認為，優質益生菌的精準開發，一是要精準到菌株層面，由于不同菌株來源于不同的生態，經過長期的適應環境和進化，導致基因組上的基因丟失和突變。二是要有精準的環境，即使同一菌株在不同的環境中進行培養，由于基因表達不同，其益生特性也會有所不同。菌株在實驗室的不同條件下馴化可發生基因的突變和重排。
那么，益生菌又是如何發揮益生特性？郝彥玲介紹，根據目前研究結果，當人體攝入益生菌以后，益生菌就會產生一些抑菌類物質，例如，乳酸和細菌素能夠抑制病原菌生長。乳酸菌還可以通過在腸道定植，抑制腸道病原微生物生長和繁殖。一些益生菌不僅能夠刺激腸上皮細胞，分泌黏液，同時也能夠加強緊密連接蛋白的結構，從而改善腸道屏障功能，進而緩解炎癥。近些年的研究發現，一些益生菌能夠產生神經遞質類物質，也有一些益生菌能夠刺激腸道上皮細胞，通過影響腸腦軸進而影響到人體的神經系統。
對益生菌進行研究最終是要實現產業化。伊利集團創新中心益生菌研究中心總監洪維鍊博士介紹了專利菌株的應用與創新轉化。洪維鍊談到，伊利長期致力于開展益生菌的本土研究，目前已搭建基于菌株篩選、功能評價、菌粉研發和產業轉化的四個益生菌研發平臺，將以中國母乳和嬰幼兒來源的菌株為核心，致力于本土好菌的開發與應用轉化。乳雙歧桿菌BL-99是伊利推出的第一株自主研發專利菌株。目前，伊利自主知識產權菌株已經廣泛應用于低溫發酵乳、奶酪棒、冰淇淋、固體飲料等全品類產品。
聚焦不同人群的腸道微生態研究
維持腸道微生態平衡對老年人的健康具有重要意義。同濟大學附屬第十人民醫院臨床營養科主任韓婷圍繞“腸道微生態與老年健康”作了報告。她認為，長壽人群腸道菌群豐度和多樣性處于明顯優勢狀態。腸道微生態和老年便秘、早老性癡呆等密切相關，采用微生態調節治療效果顯著。韓婷分析，老年人群容易發生腸道微生態失調的原因，一是衰老這一和年齡相關的生理性改變。二是不當飲食，如高脂飲食、少纖維飲食。三是不良的生活方式，如久坐、不愛運動、吸煙及飲酒等。“腸道微生態干預慢性病的作用已遠遠超過傳統認知。”韓婷指出，老年人群在衰老過程中處于一種慢性炎癥的狀態，腸道菌群失衡的結果，造成腸道免疫調節失衡，進而引發炎癥。在老年人群的腸道中，具有抗炎作用的柔嫩梭菌減少，而促炎菌增加。通過調節腸道菌群進行干預，能減少炎性衰老，改善免疫功能，降低老年人患癌癥的風險。
嬰兒生命早期是腸道菌群定植的鍵時期，而在這一時期，母乳是0-14月齡兒腸道菌群變化的最關鍵因素。清華大學萬科公共衛生與健康學院助理教授趙艾介紹了母乳微生態與嬰幼兒健康研究進展。趙艾指出，現在進行母乳研究時，早已不把母乳僅僅當作一種食物來源，而是當作一個體系來對待。母乳是一個微生態體系，是促進嬰兒腸道菌群的超級食物。母乳中不僅含有乳鐵蛋白等抗菌成分，而且還含有超過200種的母乳低聚糖、超過700種的細菌。在母嬰配對研究中發現，母乳菌群對嬰兒腸道菌會產生直接作用。母乳HMOs會對腸道菌群產生直接影響，HMOs可阻止病原體對腸黏膜細胞的粘附。母乳脂肪酸對腸道目標益生菌也會產生直接影響。
趙艾建議，應當將母乳作為生態體系進行研究，將乳母營養、健康納入母乳微生態研究，同時還要對成分間的聯合作用與母乳微生態的關系進行深入研究。
為益生菌研究打開跨界新視角
空間誘變技術將空間技術與現代生物學技術相結合,已成為具有中國特色的、重要的生物技術手段，目前主要被用于微生物制藥及植物新品種培育。那么，空間誘變技術能被用來改良菌株嗎？“空間誘變技術并不神秘，實際上是對常規物理誘變技術的擴展。但因為空間環境的特殊性，所以在研究中仍具有一些特殊的優勢。利用空間誘變技術可以改良菌株。”北京東方紅航天生物技術股份有限公司執行副總裁龐欣研究員在“航天技術與菌種研發：機遇和挑戰”的報告中指出，空間環境中最主要的突變因素有兩點：輻射及微重力。空間環境導致生物材料的DNA突變，進而引起生物體代謝及形態學改變。目前已經應用空間誘變技術研究了一些菌株。如紫紅曲霉菌經過空間誘變后，菌株生長明顯變快。又如赤芝，相比于出發菌株，誘變菌株菌絲更加濃密、整齊，長勢快。
龐欣指出，未來，重點需要解決的問題主要有：明確空間誘變菌株的安全性評價方法，尤其是食品級的菌株，保障食品安全；明確誘變機理，提高誘變效率；防止誘變菌種退化，提高生產效率。
上海理工大學健康科學與工程學院院長艾連中教授介紹了益生菌生物工程技術的研究進展。艾連中指出，解析益生菌的作用機制，良好的基因編輯工具是重要的前提。傳統基因編輯耗時長，步驟多，且基因編輯效率低，因此需要構建益生菌高效基因編輯系統。目前，已構建了植物乳桿菌、干酪乳桿菌、嗜熱鏈球菌等菌種的CRISPR-Cas9系統。研究顯示，CRISPR系統的應用，實現了單基因的同框缺失和插入、基因的連續敲除及多元基因的弱化表達，且提高了編輯效率，解決了傳統基因編輯手段耗時長，操作復雜的缺點。在益生菌異源表達功能活性成分研究方面，艾連中以乳酸菌異源生產番茄紅素為例進行了介紹。他表示，番茄紅素是一種類胡蘿卜素C40萜類化合物，具有較強抗氧化性和提高免疫力等功效，已廣泛應用于食品和化妝品等行業。乳酸菌自身不能合成番茄紅素，但存在合成萜類前體MVA途徑。在研究中通過重構番茄紅素合成途徑，優化后GZQ12番茄紅素產量達1.448 毫克/升，較優化前提高20%。艾連中表示，益生菌功能還可以向工程化益生菌延伸，如通過功能基因的優化與調控，對益生菌的功能進行強化。此外，還可利用工程益生菌遞送CRISPR-Cas系統，實現腸道微生物精準編程。
論壇上，主辦方還特別設置了圓桌對話環節，來自食品、公共衛生、航天育種等多個領域的多位專家學者圍繞“新階段益生菌行業的革新與現代化之路”的主題分享了各自的觀點和看法。浙江大學何國慶教授總結指出，21世紀是生物經濟的世紀，益生菌行業作為生物產業的典型代表，從新生到蛻變，市場規模持續快速增大，菌種種類不斷增多，應用領域更加廣泛，益生菌產業體系初步形成，一大批優秀專家與企業家成為行業創新發展的重要力量。展望新階段，機遇與挑戰并存，希望益生菌行業不斷聚集科技的力量堅韌前行，把發展進步的命運牢牢掌握在自己的手中，錨定益生菌產業現代化的目標，風雨無阻不斷前行。