当重庆急救医疗中心的医生为肠道疾病患者开具含本土益生菌的辅助治疗方案，当重庆棒垒球运动员在训练间隙补充定制化益生菌制剂，当墨西哥尤卡坦中墨贸易商会将中国益生菌产品引入拉美市场，一套源自中国的精准功效益生菌技术体系正悄然改写全球行业格局。在丹麦科汉森、美国杜邦等国际巨头凭借数十年积累的专利菌种库垄断市场的背景下，我国科研团队历经十余年攻关的“精准功效益生菌筛选评价及产品制备关键技术”项目，以1126株本土菌种资源为基石，以三大核心技术突破为支撑，不仅填补了国内精准益生菌领域的技术空白，更让“中国菌”在全球舞台崭露头角。
本土菌种资源库的十年攻坚
益生菌已经被证实具有多种生物活性作用，包括调节免疫力、健康肠道、减肥、抑制炎症，解毒等功效。益生菌通过调节肠道微生态，能够使代谢过程更健康，排出更多毒素，使机体健康，预防各种疾病，市场需求迫切。
数据显示，2010年前后，我国国内90%以上的发酵乳制品企业依赖进口菌种，丹麦科汉森的乳双歧杆菌BB-12、美国杜邦的鼠李糖乳杆菌HN001等明星菌株占据了市场主导地位，不仅菌种采购成本高昂，更关键的是这些源自西方人群的菌株，对中国人群的肠道适配性与功效精准度始终存在局限。
开展研究前我国精准功效益生菌领域面临的痛点堪称“系统性瓶颈”：核心菌种自主研发率低，长期受制于国外专利；缺乏菌株水平精准鉴定的标准化体系，导致市场产品质量参差不齐，“宣称功效与实际效果脱节”成为行业通病；更突出的是，从实验室筛选出的“潜力菌株”到产业化生产的“活性产品”存在严重断层，许多优质菌株因发酵效率低、抗逆性差，始终无法走出实验室。
“当时我们意识到，没有自主的菌种资源库，一切精准功效都是空谈。”精准功效益生菌筛选评价及产品制备关键技术项目负责人的话道出了行业共识。
然而，构建本土菌种资源库的征程，从一开始就充满挑战。为采集菌种该项目团队的足迹遍布我国23个省份的偏远地区，从海拔5000米以上的青藏高原牧区，到西南边陲的少数民族村寨，目标只有一个——从传统自然发酵食品中分离筛选适配中国人群肠道的本土菌株。在藏区采样时，队员们不仅要克服高原反应，还要通过当地村干部翻译才能与牧民沟通，解释采集酸牦牛乳样品的目的。为了获取纯净的发酵样本，他们常常在牧民家中守着传统发酵罐等待数天，确保样本未受现代加工技术污染。
采样只是第一步，菌株的分离、纯化、鉴定更是漫长的考验。每一份样本都要经过至少5轮的筛选：先通过培养基分离出单菌落，再通过形态学观察和生化反应初步筛选出潜在益生菌菌株，随后进行安全性检测，剔除携带抗生素抗性基因等风险的菌株，接着通过体外耐酸耐胆盐测试筛选出具有肠道定植潜力的菌株，最后通过全基因组测序完成精准鉴定并录入资源库。这一过程中，团队先后攻克了极端环境样本保存、低丰度菌株富集、菌株基因测序解析等多项技术难题。
历时12年，耗费大量人力物力的采样与实验，团队终于建成包含1126株食品用本土菌种的资源库，涵盖乳杆菌、双歧杆菌、凝结芽孢杆菌等12个属37个种，其中32株菌株因具有显著的免疫调节、降血压、肠道修复等特性被列为核心功效菌株。
“这个资源库就像中国精准益生菌的‘种子银行’，每一株菌都有清晰的‘籍贯’和‘能力档案’，为后续精准筛选奠定了坚实基础。”负责人自豪地说，与国外菌种库相比，该资源库的菌株更适配中国人群的饮食结构与肠道微生态特征，例如从四川泡菜中分离的植物乳杆菌SC-201，其耐高盐和产酸能力显著优于进口菌株。
精准与高效的技术创新突破
如果说本土菌种资源库是“地基”，那么精准筛选评价、高密度发酵、高稳定性包埋三大核心技术就是支撑起整个产业大厦的“梁柱”。项目团队围绕“精准对症”和“高效转化”两大核心目标，实现了从菌株筛选到产品制备的全链条技术创新。
益生菌的“精准性”一直是行业难题，传统筛选往往停留在体外实验阶段，缺乏动物模型验证和人体临床数据支撑，导致许多产品宣称的“精准功效”沦为噱头。项目团队基于自主建立的1126株食品用本土菌种资源库，研发了益生菌功效筛选评价与验证技术，实现了益生菌功效精准对症匹配；研发了高密度发酵、高活性高稳定性益生菌包埋颗粒等关键技术，显著提升了益生菌消化道抗性、定植效率和活性时效，为高活性益生菌产品开发提供了关键技术支撑；研发了基于菌群复合配方设计的高活性益生菌系列产品，满足了特定人群对精准功效益生菌的使用需求。
从“好菌”到“好产品”，产业化过程中的技术瓶颈同样棘手。益生菌的活性极易受发酵工艺、储存条件等影响，传统发酵工艺的菌体浓度仅为108 CFU/mL左右，且经过加工和储存后，活菌率往往不足10%。项目实施企业善恩康生物科技（苏州）有限公司牵头攻克了高密度发酵技术瓶颈，通过生物反应器的细胞尺度优化和发酵代谢调控，构建了凝结芽孢杆菌好氧发酵10T放大模型。该工艺创新性地采用“分段式碳氮源供给”策略，在发酵前期以葡萄糖为碳源促进菌体快速增殖，后期加入低聚果糖调控代谢产物，不仅提升了菌体浓度，还增强了菌株的抗逆性。
权威检测数据显示，该高密度发酵工艺使凝结芽孢杆菌的发酵液最大菌体浓度达到3.775 g/L，活菌总数高达2.138×109 CFU/mL，最大比生长率达0.371，三项指标均达到国际领先水平。与传统工艺相比，菌体产量提升了3.2倍，生产成本降低了40%。“以前生产1吨高活性益生菌粉需要10吨发酵液，现在只需3吨，大幅提升了产业化效率。”企业生产负责人介绍，该工艺已获得《凝结芽孢杆菌高密度发酵代谢调控工艺》国家发明专利，成为打破国外技术垄断的关键。
解决了“产得多”的问题，还要解决“活得久”的问题。益生菌要发挥作用，必须经过口腔、食道、胃等消化道屏障，到达肠道后仍保持活性。项目团队研发的高活性高稳定性益生菌包埋颗粒技术，为菌株穿上了“防护衣”。该技术采用三层复合包埋结构，内层以海藻糖为核心保护菌体活性，中层以壳聚糖形成耐酸屏障抵御胃酸侵蚀，外层以阿拉伯胶实现肠道靶向释放。经体外模拟消化道测试，采用该技术的益生菌颗粒在胃酸环境中2小时存活率达96.7%，在肠道环境中4小时释放率达98.2%，远超传统包埋技术的65%和70%。
基于核心菌株和关键技术，团队研发了针对不同人群的菌群复合配方产品。最初聚焦高血压患者、肠道疾病患者等特定人群，通过菌株协同配伍提升功效，例如针对肠道疾病患者的配方，采用“凝结芽孢杆菌+植物乳杆菌+低聚半乳糖”的复合组合，既发挥了凝结芽孢杆菌的快速抗炎作用，又利用植物乳杆菌修复肠黏膜，低聚半乳糖作为益生元促进菌株定植；针对运动员群体的配方，则强化了免疫调节和抗疲劳功效，添加从发酵马奶中分离的乳杆菌ML-102，临床证实可使运动员的运动后恢复时间大大缩短。
技术落地的社会经济价值
“一项技术的价值，最终要体现在实际应用中。”项目团队始终坚持产学研用融合发展，目前已获得多项国家授权发明专利，开发出生产高品质益生菌的工艺，形成了从菌株资源、核心技术到系列产品的完整知识产权体系。凭借过硬的技术实力，项目成果已在医疗、体育、教育、海外贸易等多个领域实现落地应用，取得了显著的社会和经济效益。
在医疗领域，重庆市急救医疗中心将项目研发的肠道修复型益生菌制剂用于炎症性肠病患者的辅助治疗。在体育领域，项目成果更是成为运动员的“健康保障”。重庆市棒垒球运动协会、田径协会等5家体育组织将定制化益生菌产品纳入运动员的日常营养方案，针对高强度训练导致的肠道菌群紊乱、免疫力下降等问题，提供精准的菌群干预。
在教育领域，重庆市字水中学校为学生提供针对青少年肠道健康的益生菌产品，结合学生的饮食特点和学习压力，通过调节肠道微生态提升免疫力。而在海外市场，墨西哥尤卡坦中墨贸易商会将降血压型和肠道调理型益生菌产品引入拉美市场，凭借“本土菌株+精准功效”的优势，获得较高经济效益，成为中国益生菌走向国际的成功案例。
展望未来，项目团队有着更清晰的规划：在菌株资源方面，继续深入偏远地区和传统发酵食品产区，重点发掘针对糖尿病、肥胖等代谢性疾病的功效菌株；在技术创新方面，将基因编辑技术应用于益生菌改造，开发具有更强靶向性的工程菌株，突破现有菌株的功效局限；在产业应用方面，推动益生菌从食品领域向医药领域延伸，联合药企开展益生菌药物的临床试验。
从海拔5000米的牧区采样到实验室的深夜灯光，从菌株筛选的反复试验到产业化的技术攻坚，项目团队用十余年的坚守与创新，让“中国菌”摆脱了对国外技术的依赖，走出了一条自主研发、精准赋能的产业发展道路。正如负责人所说：“益生菌的竞争本质是菌种和技术的竞争，我们的目标是让每一个中国人都能用上适合自己的精准益生菌产品，让‘中国菌’成为全球微生态领域的‘中国符号’。”在这场关乎健康与产业的“菌战”中，中国科研者正以自主创新为刃，不断书写着破局与超越的新篇章。
带动学生创新创业
项目还带动本科生走向创业之路。他们创立多家专注于食品安全检测技术的研发与服务的企业。在创业的征途中，学生们历经风雨，从深入市场调研到精心打磨产品，从组建高效团队到全面管理企业，他们每一步都走得坚定而有力。他们将课堂上学到的知识，巧妙地转化为解决实际问题的利剑，用智慧和汗水书写着属于青年学子的创新与活力。
本科阶段的学生们便以第一作者的身份，在国际顶尖学术期刊上接连发表了数篇高水平的科研论文，成果在在2023年11月和12月分别荣获了“中国食品工业协会科学技术奖”二等奖和“长城食品安全科学技术奖”二等奖，展现了他们扎实的学术功底和杰出的创新能力。这些论文如同繁星点点，遍布在食品安全、微生物学、生物技术等多个科学疆域之上，它们如同熠熠生辉的宝石，折射出绚烂的智慧之辉。学生近三年来在中国国际大学生创新大赛全国总决赛上获得2银2铜的佳绩。项目中从硕士到博士后培养的学生还于2023年在第二届全国博士后创新创业大赛中获得了重庆唯一来自于高校的金奖。
