近年来，我国益生菌产业不断涌现高水平的学术研究成果，创新技术也层出不穷，为我国益生菌产业的发展持续注入新的科学动力。我国益生菌科技与产业创新有哪些技术储备，其未来发力点又在哪里？12月23日，由中国食品科学技术学会主办，伊利集团支持的“2022年益生菌科技与产业创新论坛”以线上的方式举办。来自浙江大学、上海理工大学、中国食品发酵工业研究院、同济大学附属第十人民医院、中国农业大学院、清华大学、北京东方红航天生物技术股份有限公司、伊利集团等科技界及产业界的专家学者及企业代表展开深入交流，共探益生菌产业创新发展之路。论坛由浙江大学生物系统工程与食品学院何国庆教授和中国食品发酵工业研究院副院长姚粟共同主持。
我国益生菌产业呈现三大特征
随着肠道菌群科学研究的逐步深入，加上新冠疫情背景下大众对益生菌的需求进一步放大，全球益生菌市场蓬勃发展。从区域市场情况看来，亚太地区益生菌消费规模占全球规模高。中国食品科学技术学会常务副理事长邵薇在致辞中表示，益生菌行业作为我国新兴产业的典型代表，是我国食品工业培育发展新动能，推进健康中国建设的重要着力点。
邵薇表示，经过二十余年的发展，益生菌产业已颇具规模，呈现三大特征：一是益生菌的诸多技术瓶颈在高校及企业的合力推动下被逐一破解，在确保我国益生菌供应链安全稳定的同时，迈出国门、走向世界。二是在食品工业健康升级的大背景下，益生菌与食品工业对接融合处于最佳时机，应用类别趋于多元化，从乳制品逐渐向果蔬制品、休闲食品等产品类别、延伸。三是我国益生菌标准法规与监管体现基本与国际保持同步，菌种标准体系不断完善，满足了行业发展的基本需求。
邵薇指出，从我国益生菌行业创新发展的生动实践中，我们能够愈加清晰地认识到，行业健康发展的根本，在于创新引领与科技赋能。对益生菌功效的探索和评价是一个严谨、科学的长期过程，并非一蹴而就，需重视对菌种的科技投入，不断提升产品的科技内涵。当前我国已建立起庞大的专利菌种库，越来越多的优秀国产菌种转化应用并产生良好的经济和社会效益。从目前来看，中国益生菌市场已经进入价值回归阶段，消费者的购买行为更加理性。基于此，益生菌产业应更加重视益生菌相关产品量效关系的确证，关注产品的全生命周期，让更多优质益生菌产品助力消费者健康。邵薇还提醒，得益于益生菌产业前期良好的消费者教育，我国消费者对益生菌的认知水平较高，然而科普是一项长期的系统性工作，行业应主在营销与推广产品时高度自律，少一些“夸大宣传”，多一些“严谨专业”，同时加大科普投入，共同营造良好的行业发展氛围。
伊利集团总裁助理云战友博士在致辞中表示，伊利集团始终坚持走益生菌自主创新研发之路，先后前往新疆、西藏及河北等多个省份，收集传统发酵食品、母乳、婴幼儿粪便等各种样本，持续开展新菌株的分离和筛选工作。伊利与国内多家高校及科研机构合作研发出以乳双歧杆菌BL-99为代表的一系列益生菌，目前所研发的菌株共获得15项授权发明专利，并应用到多款产品中。多年来，伊利致力于推动国产益生菌的高质量发展。不断强化益生菌专家生态圈体系、支持跨领域、交叉学科人才、科研队伍合作，加强基础创新实力，产出自主创新的成果；注重益生菌应用标准化，益生菌的研究要基于菌株水平开发，以标准规范益生菌在产品端的应用转化；充分联动产学研各界，开展益生菌的科普宣传工作。云战友表示，下一步，伊利将加强益生菌的品牌打造，重视品牌价值，将多元化的科学成果以简单、易懂的形式传递给消费者，不断满足消费者日益增长的健康需求。
优质益生菌要实现精准开发
中国农业大学营养与健康研究院郝彦玲教授围绕“优质益生菌精准开发与应用”作了报告。郝彦玲认为，优质益生菌的精准开发，一是要精准到菌株层面，由于不同菌株来源于不同的生态，经过长期的适应环境和进化，导致基因组上的基因丢失和突变。二是要有精准的环境，即使同一菌株在不同的环境中进行培养，由于基因表达不同，其益生特性也会有所不同。菌株在实验室的不同条件下驯化可发生基因的突变和重排。
那么，益生菌又是如何发挥益生特性？郝彦玲介绍，根据目前研究结果，当人体摄入益生菌以后，益生菌就会产生一些抑菌类物质，例如，乳酸和细菌素能够抑制病原菌生长。乳酸菌还可以通过在肠道定植，抑制肠道病原微生物生长和繁殖。一些益生菌不仅能够刺激肠上皮细胞，分泌黏液，同时也能够加强紧密连接蛋白的结构，从而改善肠道屏障功能，进而缓解炎症。近些年的研究发现，一些益生菌能够产生神经递质类物质，也有一些益生菌能够刺激肠道上皮细胞，通过影响肠脑轴进而影响到人体的神经系统。
对益生菌进行研究最终是要实现产业化。伊利集团创新中心益生菌研究中心总监洪维鍊博士介绍了专利菌株的应用与创新转化。洪维鍊谈到，伊利长期致力于开展益生菌的本土研究，目前已搭建基于菌株筛选、功能评价、菌粉研发和产业转化的四个益生菌研发平台，将以中国母乳和婴幼儿来源的菌株为核心，致力于本土好菌的开发与应用转化。乳双歧杆菌BL-99是伊利推出的第一株自主研发专利菌株。目前，伊利自主知识产权菌株已经广泛应用于低温发酵乳、奶酪棒、冰淇淋、固体饮料等全品类产品。
聚焦不同人群的肠道微生态研究
维持肠道微生态平衡对老年人的健康具有重要意义。同济大学附属第十人民医院临床营养科主任韩婷围绕“肠道微生态与老年健康”作了报告。她认为，长寿人群肠道菌群丰度和多样性处于明显优势状态。肠道微生态和老年便秘、早老性痴呆等密切相关，采用微生态调节治疗效果显著。韩婷分析，老年人群容易发生肠道微生态失调的原因，一是衰老这一和年龄相关的生理性改变。二是不当饮食，如高脂饮食、少纤维饮食。三是不良的生活方式，如久坐、不爱运动、吸烟及饮酒等。“肠道微生态干预慢性病的作用已远远超过传统认知。”韩婷指出，老年人群在衰老过程中处于一种慢性炎症的状态，肠道菌群失衡的结果，造成肠道免疫调节失衡，进而引发炎症。在老年人群的肠道中，具有抗炎作用的柔嫩梭菌减少，而促炎菌增加。通过调节肠道菌群进行干预，能减少炎性衰老，改善免疫功能，降低老年人患癌症的风险。
婴儿生命早期是肠道菌群定植的键时期，而在这一时期，母乳是0-14月龄儿肠道菌群变化的最关键因素。清华大学万科公共卫生与健康学院助理教授赵艾介绍了母乳微生态与婴幼儿健康研究进展。赵艾指出，现在进行母乳研究时，早已不把母乳仅仅当作一种食物来源，而是当作一个体系来对待。母乳是一个微生态体系，是促进婴儿肠道菌群的超级食物。母乳中不仅含有乳铁蛋白等抗菌成分，而且还含有超过200种的母乳低聚糖、超过700种的细菌。在母婴配对研究中发现，母乳菌群对婴儿肠道菌会产生直接作用。母乳HMOs会对肠道菌群产生直接影响，HMOs可阻止病原体对肠黏膜细胞的粘附。母乳脂肪酸对肠道目标益生菌也会产生直接影响。
赵艾建议，应当将母乳作为生态体系进行研究，将乳母营养、健康纳入母乳微生态研究，同时还要对成分间的联合作用与母乳微生态的关系进行深入研究。
为益生菌研究打开跨界新视角
空间诱变技术将空间技术与现代生物学技术相结合,已成为具有中国特色的、重要的生物技术手段，目前主要被用于微生物制药及植物新品种培育。那么，空间诱变技术能被用来改良菌株吗？“空间诱变技术并不神秘，实际上是对常规物理诱变技术的扩展。但因为空间环境的特殊性，所以在研究中仍具有一些特殊的优势。利用空间诱变技术可以改良菌株。”北京东方红航天生物技术股份有限公司执行副总裁庞欣研究员在“航天技术与菌种研发：机遇和挑战”的报告中指出，空间环境中最主要的突变因素有两点：辐射及微重力。空间环境导致生物材料的DNA突变，进而引起生物体代谢及形态学改变。目前已经应用空间诱变技术研究了一些菌株。如紫红曲霉菌经过空间诱变后，菌株生长明显变快。又如赤芝，相比于出发菌株，诱变菌株菌丝更加浓密、整齐，长势快。
庞欣指出，未来，重点需要解决的问题主要有：明确空间诱变菌株的安全性评价方法，尤其是食品级的菌株，保障食品安全；明确诱变机理，提高诱变效率；防止诱变菌种退化，提高生产效率。
上海理工大学健康科学与工程学院院长艾连中教授介绍了益生菌生物工程技术的研究进展。艾连中指出，解析益生菌的作用机制，良好的基因编辑工具是重要的前提。传统基因编辑耗时长，步骤多，且基因编辑效率低，因此需要构建益生菌高效基因编辑系统。目前，已构建了植物乳杆菌、干酪乳杆菌、嗜热链球菌等菌种的CRISPR-Cas9系统。研究显示，CRISPR系统的应用，实现了单基因的同框缺失和插入、基因的连续敲除及多元基因的弱化表达，且提高了编辑效率，解决了传统基因编辑手段耗时长，操作复杂的缺点。在益生菌异源表达功能活性成分研究方面，艾连中以乳酸菌异源生产番茄红素为例进行了介绍。他表示，番茄红素是一种类胡萝卜素C40萜类化合物，具有较强抗氧化性和提高免疫力等功效，已广泛应用于食品和化妆品等行业。乳酸菌自身不能合成番茄红素，但存在合成萜类前体MVA途径。在研究中通过重构番茄红素合成途径，优化后GZQ12番茄红素产量达1.448 毫克/升，较优化前提高20%。艾连中表示，益生菌功能还可以向工程化益生菌延伸，如通过功能基因的优化与调控，对益生菌的功能进行强化。此外，还可利用工程益生菌递送CRISPR-Cas系统，实现肠道微生物精准编程。
论坛上，主办方还特别设置了圆桌对话环节，来自食品、公共卫生、航天育种等多个领域的多位专家学者围绕“新阶段益生菌行业的革新与现代化之路”的主题分享了各自的观点和看法。浙江大学何国庆教授总结指出，21世纪是生物经济的世纪，益生菌行业作为生物产业的典型代表，从新生到蜕变，市场规模持续快速增大，菌种种类不断增多，应用领域更加广泛，益生菌产业体系初步形成，一大批优秀专家与企业家成为行业创新发展的重要力量。展望新阶段，机遇与挑战并存，希望益生菌行业不断聚集科技的力量坚韧前行，把发展进步的命运牢牢掌握在自己的手中，锚定益生菌产业现代化的目标，风雨无阻不断前行。