張和平教授帶領團隊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博士后創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽總決賽上，來自內蒙古農業(yè)大學博士后馬騰團隊的參賽項目“慧眼識菌——數據賦能中國菌邁向產業(yè)強國之路”，在創(chuàng)新組的農業(yè)與現代食品賽道獲得金獎。

“乳酸菌已廣泛應用于食品工業(yè)、大健康產業(yè)、畜牧健康養(yǎng)殖等領域，我們團隊在張和平教授帶領下，長期致力于乳酸菌資源的開發(fā)與利用，意在通過數據驅動的方式，推動我國益生菌從資源優(yōu)勢向產業(yè)優(yōu)勢轉化?！瘪R騰說。

“我們團隊所做的，就是‘站在巨人的肩膀上再創(chuàng)新’。”馬騰說，“我們用AI技術為導師30多年積累的寶藏裝上‘慧眼’，團隊實現從‘找菌’到‘篩菌’再到‘用菌’的全鏈條突破?！?/p>

“沒有好菌種，再先進的食品加工技術都是‘無米之炊’?！瘪R騰團隊指導教師張和平教授的話，點出行業(yè)痛點。

早在1989年，張和平就開啟了全球“尋菌”之路，從46個國家采集自然發(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個屬、456個種，建成全球最大、種類最齊全的原創(chuàng)性乳酸菌種質資源庫，為“中國菌”儲備了核心家底。

光有資源不夠，還要“讀懂”菌種。張和平帶領團隊歷時多年完成8個屬289個模式菌株、30168個分離株的基因組解析，建成收錄118697個基因組的乳酸菌綜合性數據庫，數據量是國際權威數據庫NCBI（美國國家生物技術信息中心）的2.51倍，更挖掘出36個與產酸、耐受、抗氧化直接相關的功能基因。

張和平教授在乳酸菌種質資源庫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、哪些能高效生產短鏈脂肪酸，為食品工業(yè)選菌提供精準依據?！睆埡推綀F隊核心成員、內蒙古農業(yè)大學博士后靳昊說。

馬騰表示，過去，食品企業(yè)篩選一株適配發(fā)酵、耐受性強的優(yōu)質益生菌，依賴傳統(tǒng)純培養(yǎng)技術，需3到6個月才能完成分離、培養(yǎng)、驗證全流程，效率低、成本高，導致國內食品企業(yè)長期“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聯(lián)模型，借助內蒙古高性能計算公共服務平臺“青城之光”高性能計算力，將篩選時間從每株“3到6個月”壓縮至每株“2小時”，準確率更達97.77%。

截至目前，團隊篩選出72株優(yōu)質功能菌株。其中，副干酪乳桿菌PC-01被應用于乳酸菌飲料生產，活菌數突破每100毫升500億，遠超行業(yè)每100毫升300億到500億的平均水平。

馬騰帶領團隊在內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)酵乳生產車間，由張和平團隊篩選的“副干酪乳桿菌PC-01”正改變著生產端效率——這株菌經智能化篩選驗證，具備產酸速率快、穩(wěn)定性強的特點，已通過成果轉化落地該企業(yè)生產線。

“AI篩菌技術不是‘炫技’，而是實實在在幫企業(yè)降本、提質、創(chuàng)新。”馬騰介紹，針對食品工業(yè)不同場景，團隊提供“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)酵乳活菌數從106CFU/mL提升到108CFU/mL，為休閑食品、膳食補充劑企業(yè)提供功能明確的菌株，推動產品從“普通食品”向“功能性食品”升級。

如今，張和平團隊已構建起“資源庫—數據庫—篩選平臺—產業(yè)應用”的完整轉化鏈條，團隊的4位在站博士后累計獲科研資助394萬元，授權發(fā)明專利12項，其中，全球最大的乳酸菌基因組數據庫的建立，更獲中國工程院陳衛(wèi)院士評價“是乳酸菌研究與產業(yè)開發(fā)的里程碑”。

根據規(guī)劃，團隊將在2026年新增10家食品企業(yè)合作，到2028年將推動AI篩菌技術與“中國明星菌株”出海?！拔覀円屓蚴称饭I(yè)知道，優(yōu)質益生菌，中國也有、中國更優(yōu)?！瘪R騰說。（記者李桂杰）

責任編輯：秦辰宇