推进益生菌产业化和市场化进程 在关键应用技术上取得突破

2022-01-12 14:38:40

消费者去超市里购买酸奶或饮料时,经常会在配料表里看到保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌等字样。近年来,与益生菌相关的产品正越来越多地出现在日常生活中,如养乐多、益生菌补充剂、益生菌糖果、益生菌坚果、益生菌牙膏、益生菌护肤品等。我国益生菌行业正处于快速上升阶段,消费需求持续扩大。根据《2020中国益生菌行业白皮书》,2010年我国益生菌产品市场规模约222亿元,2020年达850亿元。其中,发酵乳产品占益生菌市场规模的70%以上。

我国益生菌产业市场规模近千亿

益生菌菌株如何进行选育?“益生菌菌株的选育需要经历菌株分离、功能验证、功能基因分析等过程。”江南大学食品学院教授王刚告诉记者,科学家为选育出益生菌菌株,首先要通过高通量测序技术,对采集到的样本中不同种属微生物丰度(指一种元素在某个自然体中的重量占这个自然体总重量的相对份额)进行分析;然后根据其生理生化特性,结合微生物分离纯化技术将目标益生菌从其相对丰度更高的样本中初步富集、分离出来并鉴定;再对分离菌株的益生功能及安全性进行验证,最终通过临床试验,验证其在人体中的功能。

在积累了大量具有益生功能的菌株后,相关研究和创新就可进一步提速了。王刚解释说,结合菌株的基因组、转录组、蛋白质组及代谢组等组学信息,可分析出具有特定益生功能的益生菌在遗传背景、生理生化等方面的规律性特征。在此基础上,可通过基因组测序、生理生化分析等技术手段,更快捷地获得具有潜在益生功能的益生菌菌株。

随着国民健康意识的增强,我国益生菌产业持续升温,平均保持15%的年增长率,已发展成接近千亿元规模的市场。益生菌的巨大市场潜力已逐渐得到各界重视。在“十一五”“十二五”及“十三五”期间,科技部等对益生菌产业的重视程度和建设力度也在不断加大,并以研发具有独立知识产权的益生菌菌株、推进益生菌产业化和市场化进程、提升我国益生菌产品加工工艺和国际竞争力为目的,部署了多个重点项目。

“益生菌菌株选育需要用到菌株的体外培养技术、基因测序技术、功能性评价等生物相关技术。”蒙牛集团低温事业部研发中心总经理李树森说,我国益生菌研究虽起步较晚,但在专家学者、企业技术人员等的不断努力下,经过数十年发展,我国益生菌已形成从研发到菌种生产、销售的初具规模的产业链,掌握了益生菌选育的关键技术,并达到国际先进水平。

还需在关键应用技术上取得突破

目前已有大量证据显示,益生菌能调节人体肠道菌群结构,缓解多种肠道及其他疾病。“但很多益生菌的益生机制仍不清晰,未能找到关键的有效作用物质。而且益生菌的益生效果在很大程度上依赖于人体自身的菌群,错综复杂的人体微生态网络系统,让解析益生菌的真正益生物质变得非常困难。”王刚说,这还需要科研机构结合组学技术、大数据分析等手段,更深入地开展研究,找到益生菌发挥益生作用的真正机制,“这将进一步推动益生菌在保健方面的应用和产业化发展”。

益生菌产业化还需在一些产业化关键应用技术上取得进一步突破,如高密度培养技术、高活性制备、高稳定性保持技术等。“虽然在这些产业化应用技术上,我国已取得长足进步,但与国外相比,部分技术仍有上升空间。还需要国内科研机构及企业加强合作,快速提升我国益生菌产业化关键应用技术水平。”王刚说。

为了给益生菌产品生产、创新等提供规范和依据,中国食品工业协会在去年底发布了《益生菌食品》团体标准(以下简称团标),对益生菌及益生菌食品进行定义、分类,并对生产技术、质量控制和运输贮存做了明确规定。王刚说,团标对科研机构更规范地进行高价值菌种选育研究,以及打破国外技术垄断具有很强的指导作用。

大力开发适合中国市场的益生菌产品

“现在越来越多的研究证明,不同地区、不同饮食、不同生活习惯、不同遗传背景的人群,他们的肠道微生物结构可能存在明显的区别。从中国人群肠道分离得到的部分益生菌菌株,也会在基因组上表现出与部分国外菌株不同的特点。”王刚指出,目前市场上常见的一些来自国外的商品化益生菌,对中国人群的肠道来说,未必是最合适的。来自中国人群肠道或中国传统发酵食品中的益生菌菌株,或将成为开发适合中国市场益生菌产品的最佳原料。这些菌株或将是中国本土化益生菌产品发展的最佳原动力。

一方水土养一方菌。目前,“中国好菌”的研发和市场应用也在快速推进中。比如2021年蒙牛等推出了全球首款母乳益生菌儿童奶粉,其中添加的乳双歧杆菌Probio-M8,是蒙牛和内蒙古农业大学等联合研发的我国首株具有自主知识产权的母乳源活性益生菌。13年间,来自全国数百名志愿者妈妈的健康母乳样本,在经过胃酸胆盐实验、毒理学检验等之后,成功分离出1956株乳杆菌和双歧杆菌,最终开发出乳双歧杆菌Probio-M8。锦旗生物研发的MP108鼠李糖乳杆菌,成为我国第一株自主研发可食用婴幼儿菌株,打破了婴幼儿“洋菌株”垄断;锦旗生物已拥有鼠李糖乳杆菌MP108、动物双歧杆菌乳亚种CP-9、鼠李糖乳杆菌F-1、副干酪乳杆菌MP137、副干酪乳杆菌ET-66等5种自主研发的明星菌株。

江南大学食品生物技术研究中心也建立了目前国内最大的专利益生菌菌库。该种质资源库共拥有25000余株益生菌菌株,这些菌株是从全国29个省、131个县区采集的6000余份长寿老人、婴儿粪便,母乳,发酵食品等样本中分离而得,并在此基础上获得了200余株专利益生菌菌株。

李树森说,现在我国发表的益生菌相关研究论文总量已反超美国,研发能力的增强成为益生菌菌株本土化发展的重要支撑。

(记者李禾)

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