張和平教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在甘肅省甘南藏族自治州采集自然發(fā)酵乳制品。左一為馬騰，右二為張和平教授。受訪者供圖

在10月28日福建泉州舉行的第三屆全國(guó)博士后創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽總決賽上，來(lái)自?xún)?nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后馬騰團(tuán)隊(duì)的參賽項(xiàng)目“慧眼識(shí)菌——數(shù)據(jù)賦能中國(guó)菌邁向產(chǎn)業(yè)強(qiáng)國(guó)之路”，在創(chuàng)新組的農(nóng)業(yè)與現(xiàn)代食品賽道獲得金獎(jiǎng)。

“乳酸菌已廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、大健康產(chǎn)業(yè)、畜牧健康養(yǎng)殖等領(lǐng)域，我們團(tuán)隊(duì)在張和平教授帶領(lǐng)下，長(zhǎng)期致力于乳酸菌資源的開(kāi)發(fā)與利用，意在通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式，推動(dòng)我國(guó)益生菌從資源優(yōu)勢(shì)向產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化?！瘪R騰說(shuō)。

“我們團(tuán)隊(duì)所做的，就是‘站在巨人的肩膀上再創(chuàng)新’?！瘪R騰說(shuō)，“我們用AI技術(shù)為導(dǎo)師30多年積累的寶藏裝上‘慧眼’，團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)從‘找菌’到‘篩菌’再到‘用菌’的全鏈條突破?！?/p>

“沒(méi)有好菌種，再先進(jìn)的食品加工技術(shù)都是‘無(wú)米之炊’。”馬騰團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)教師張和平教授的話，點(diǎn)出行業(yè)痛點(diǎn)。

早在1989年，張和平就開(kāi)啟了全球“尋菌”之路，從46個(gè)國(guó)家采集自然發(fā)酵乳制品等6663份樣本，創(chuàng)新19種乳酸菌培養(yǎng)方法，最終分離保藏55328株乳酸菌，涵蓋33個(gè)屬、456個(gè)種，建成全球最大、種類(lèi)最齊全的原創(chuàng)性乳酸菌種質(zhì)資源庫(kù)，為“中國(guó)菌”儲(chǔ)備了核心家底。

光有資源不夠，還要“讀懂”菌種。張和平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)歷時(shí)多年完成8個(gè)屬289個(gè)模式菌株、30168個(gè)分離株的基因組解析，建成收錄118697個(gè)基因組的乳酸菌綜合性數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)量是國(guó)際權(quán)威數(shù)據(jù)庫(kù)NCBI（美國(guó)國(guó)家生物技術(shù)信息中心）的2.51倍，更挖掘出36個(gè)與產(chǎn)酸、耐受、抗氧化直接相關(guān)的功能基因。

張和平教授在乳酸菌種質(zhì)資源庫(kù)中查看菌株保藏情況。左一為張和平。受訪者供圖

“就像給每株菌建了‘基因身份證’，明確哪些菌株能抗住胃酸、哪些能高效生產(chǎn)短鏈脂肪酸，為食品工業(yè)選菌提供精準(zhǔn)依據(jù)?！睆埡推綀F(tuán)隊(duì)核心成員、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后靳昊說(shuō)。

馬騰表示，過(guò)去，食品企業(yè)篩選一株適配發(fā)酵、耐受性強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)益生菌，依賴(lài)傳統(tǒng)純培養(yǎng)技術(shù)，需3到6個(gè)月才能完成分離、培養(yǎng)、驗(yàn)證全流程，效率低、成本高，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)食品企業(yè)長(zhǎng)期“不敢篩、篩不起”。

目前，這份尋找“好菌種”的接力棒，傳到了張和平的博士后和研究生手中。

他們通過(guò)建立乳酸菌發(fā)酵特性、胃腸道耐受性等表型與功能基因的關(guān)聯(lián)模型，借助內(nèi)蒙古高性能計(jì)算公共服務(wù)平臺(tái)“青城之光”高性能計(jì)算力，將篩選時(shí)間從每株“3到6個(gè)月”壓縮至每株“2小時(shí)”，準(zhǔn)確率更達(dá)97.77%。

截至目前，團(tuán)隊(duì)篩選出72株優(yōu)質(zhì)功能菌株。其中，副干酪乳桿菌PC-01被應(yīng)用于乳酸菌飲料生產(chǎn)，活菌數(shù)突破每100毫升500億，遠(yuǎn)超行業(yè)每100毫升300億到500億的平均水平。

馬騰帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在內(nèi)蒙古錫林郭勒大草原采集自然發(fā)酵乳。左三為馬騰。受訪者供圖

在某乳制品企業(yè)的發(fā)酵乳生產(chǎn)車(chē)間，由張和平團(tuán)隊(duì)篩選的“副干酪乳桿菌PC-01”正改變著生產(chǎn)端效率——這株菌經(jīng)智能化篩選驗(yàn)證，具備產(chǎn)酸速率快、穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)，已通過(guò)成果轉(zhuǎn)化落地該企業(yè)生產(chǎn)線。

“AI篩菌技術(shù)不是‘炫技’，而是實(shí)實(shí)在在幫企業(yè)降本、提質(zhì)、創(chuàng)新。”馬騰介紹，針對(duì)食品工業(yè)不同場(chǎng)景，團(tuán)隊(duì)提供“定制化菌種方案”：為乳制品企業(yè)篩選高穩(wěn)定性、高活菌菌株，讓發(fā)酵乳活菌數(shù)從106CFU/mL提升到108CFU/mL，為休閑食品、膳食補(bǔ)充劑企業(yè)提供功能明確的菌株，推動(dòng)產(chǎn)品從“普通食品”向“功能性食品”升級(jí)。

如今，張和平團(tuán)隊(duì)已構(gòu)建起“資源庫(kù)—數(shù)據(jù)庫(kù)—篩選平臺(tái)—產(chǎn)業(yè)應(yīng)用”的完整轉(zhuǎn)化鏈條，團(tuán)隊(duì)的4位在站博士后累計(jì)獲科研資助394萬(wàn)元，授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利12項(xiàng)，其中，全球最大的乳酸菌基因組數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，更獲中國(guó)工程院陳衛(wèi)院士評(píng)價(jià)“是乳酸菌研究與產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)的里程碑”。

根據(jù)規(guī)劃，團(tuán)隊(duì)將在2026年新增10家食品企業(yè)合作，到2028年將推動(dòng)AI篩菌技術(shù)與“中國(guó)明星菌株”出海?！拔覀円屓蚴称饭I(yè)知道，優(yōu)質(zhì)益生菌，中國(guó)也有、中國(guó)更優(yōu)。”馬騰說(shuō)。（記者李桂杰）

責(zé)任編輯：秦辰宇