37年采集5.7万株菌株,师徒跨越1800公里接力
中国乳业有了自己的“芯片”
潮声丨执笔 徐贤飞
■ 潮声丨执笔 徐贤飞
近日,青海海西州,海拔3200米。柴达木盆地边缘,风从祁连山吹过来,干燥凛冽。一支10多个人的小队伍,带着移液枪、冻存管穿梭在草原上,寻找着牧民家进行采样。他们嘴唇有些发紫,内蒙古农业大学食品科学与工程学院教授张和平就跟着队伍后面。37年,5.7万株乳酸菌,就是这样一管一管采回来的。
这些菌株离开草原后,未来可能去往1800公里外的浙江。
在金华汤溪镇,有一座按疫苗生产标准建造的益生菌工厂。生产线上的菌株,源头在内蒙古农业大学的一间冷库——冷库里冻存着5.7万株乳酸菌,最早的一批,是1989年采集的。张和平守着这间冷库,守了37年。他的学生包维臣,在金华守着那座工厂。最初,师徒俩要回答的问题只有一个:中国人能不能吃上自己的优质益生菌?
5.7万株菌种
每一株都有故事
在内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室里,有一座常年4摄氏度的冷库。冷库里的冻存管一排排码放,每一管装着一株乳酸菌,它们来自内蒙古牧民的酸马奶、云南的发酵牦牛奶、西藏牧民家灶台上的酸粥坛子等物品。
实验室负责人是张和平。我见到他的时候,他正俯身在一台工作台前,小心翼翼地把几管新采集的菌株送进冻存架。动作温柔,像在给婴儿盖被子。今年61岁的他,皮肤黝黑,笑起来眼角有很深的纹路。
“这些菌,每一株都有自己的故事。”他说。
1989年,来自内蒙古自治区四子王旗的张和平,从内蒙古农牧学院畜产品加工专业硕士毕业,留校任教。那个年代,中国的乳制品企业刚刚起步,酸奶生产线从国外引进,连发酵用的菌种也是进口的。
“你去国外工厂参观,人家只让你看灌装车间,发酵剂制备车间不让进。”张和平说这话的时候语气很平淡,但我注意到他停顿了一下。
那是一种被挡在门外的滋味。
当时的中国乳业,几乎100%使用国外乳酸菌菌株。菌种培育、发酵工艺、知识产权,全在国外企业手里。买菌贵,断供风险更大。更关键的问题是——那些按欧洲人肠道环境筛选出来的菌株,真的适合中国人的肠胃吗?
没有人回答这个问题。因为当时很少有人想到去问这个问题。
张和平想到了。他决定建一个中国自己的。
这个决定听起来像是一个实验室里的学术规划,但执行起来,更像是一场苦行僧式的跋涉。30多年里,他带着学生走遍了48个国家,深入偏远牧区、山区村落。从牧民自制的酸马奶、酸牛奶里取样,从传统发酵的泡菜和米酒里分离,从人体肠道里采集。
最难忘的一次采样,是在锡林郭勒盟一户传统牧民家里。那家人每天挤马奶、发酵,代代相传,从没有想过这碗酸马奶里藏着什么。张和平带着一台便携培养箱,跟往常一样,把样品一管一管冻存。
就是从这碗酸马奶里,他分离出了一株副干酪乳杆酪菌,后来被命名为“副干酪乳杆菌Zhang”。
这株菌后来成了国内外知名的明星菌株,被广泛应用于蒙牛、益适优等品牌的益生菌产品。但张和平说这些的时候,只是笑了一下:“当时就是觉得,这个东西应该有人去做。”
1800公里的接力 从实验室的冻存管到超市货架
菌种找到了,故事只讲了一半。
从实验室的冻存管到超市货架上,中间隔着一道巨大的鸿沟。这道鸿沟,张和平走了几十年,而真正把这件事做通的,是他的学生。其中一位是北京科拓恒通生物技术股份有限公司副总裁、金华银河生物科技有限公司总经理包维臣。金华银河是北京科拓生物的全资子公司。
从内蒙古呼和浩特到浙江金华,一千八百公里,张和平和包维臣师徒俩,一个守着源头,一个守着终端。
记者来到金华汤溪镇,这里是银河生物的生产基地。包维臣比我想象的年轻。他说话快,思路清晰,有一种工科人特有的“先说结论”风格。我问他,为什么把工厂建在金华?
“金华发酵的自然环境其实不是最优选择。”他顿了顿,“但营商环境好,政府支持力度大,办企业比较轻松。”
更深层的原因,是他碰过太多壁。
银河生物早期尝试过代工。“有好多工厂,不允许你进车间。”包维臣说。代工方要投料生产,80%的大料配方必须告知对方,核心技术不知不觉就流失了。产品质量极不稳定。
碰了壁之后,团队做了一个决定:自己建厂,而且是按照疫苗生产等级标准建。
“在发酵工业里,标准化程度最高、对无菌要求最严苛的,不是食品行业,是疫苗。”包维臣带我走进如医院般洁净的车间。车间里有5000多个全自动控制点,实时数据分析,每一个发酵罐的控温精度严格限定在±0.2摄氏度以内。
0.2度是什么概念?
“差一点,菌的代谢路径可能就变了。产酸多了,活性就降了。”他说。
走进车间,我看到一面数百米长的“菌种墙”。墙上密密麻麻贴着乳酸菌的“身份证”——每一块牌子记录一种益生菌的采集地、菌株名、基因序列号。LC-Zhang、Probio-M8、V9、P-8……这些菌株的采集地来自“五湖四海”:发酵乳制品、母乳、酸粥、泡菜、酸面团、人体肠道等。
其中那株Probio-M8,是2017年从省外某地筛选出来的。金华本地的烘焙品牌山山家把它加进了泡芙里,原本是为了解决夏季冷柜销售时部分消费者肠胃不适的问题,没想到反而成了健康烘焙的差异化卖点。
还有20% 国产益生菌替代走向“最后一公里”
益生菌被称为乳业的"芯片",这个比喻并不夸张。
全球益生菌市场长期被诺和新元、拉曼等几家跨国公司主导,全球90%的专利菌株集中在他们手中。中国乳企要生产酸奶,必须购买这些公司的菌种,支付高昂的技术授权费。
记者后来在超市做过一个小调查。站在酸奶货架旁边,随机问了几位消费者:“你知道菌株有国产和进口之分吗?”
大多数人的反应是愣住了。
一位年轻妈妈看了看手里的乳酸菌饮料,翻到背面,盯着配料表看了半天:“我只看活菌数,从来没注意过菌株编号是国产还是进口的。”
这是一个巨大的盲区。包装上写着几百亿活菌,但极少有人告诉你这几百亿活菌的源头是“谁”——是中国菌,还是最初按照欧美人肠道环境筛选出来的进口菌。
张和平告诉我,中国人的肠道菌群组成和西方人群“截然不同”。大部分中国人肠道中的双歧杆菌和乳杆菌,丰度远高于美国和荷兰人群。换句话说,中国人肠道里的主力菌种,和西方人是不一样的。
进口的菌,未必能在中国人的肠道里“活下来”“住下来”“干起活来”。
这就是张和平30多年做的事情的底层逻辑——不是简单地“找菌”,而是找到“更适合中国人的菌”。
回到内蒙古农业大学那个冷库。5.7万株乳酸菌,覆盖33属、456种。这是全球最大的原创性乳酸菌种质资源库。更关键的是“原创”——每一株都是自己采回来、分离出来的,知识产权全是中国的。目前,这其中已有138株菌种实现产业化,用于生产益生菌、食用乳酸菌、动植物微生态制剂等。
2018年开始,团队又做了“基因身份证”,完成数万株菌的全基因组解析,构建了规模居全球前列的乳酸菌基因组数据库。他们还把AI引入筛选,原来一年只能筛两三个益生菌,现在两个小时就能筛出一个来,效率提升1000倍以上。张和平的博士后马腾给这套系统起名“慧眼识菌”,拿了全国博士后创新创业大赛金奖。
但张和平似乎不太在意这些荣誉。他更在意的是一个数字:国产益生菌原菌粉替代率已经提升到了80%左右。
“但还有20%没有替代。”张和平说。
包维臣的回答很直接:“技术壁垒是一方面,更大障碍是市场惯性。”很多食品企业用了十几年进口菌种,配方、工艺、口感都定型了。换菌意味着重新调试、重新验证。“不是不想换,是换的成本太高。”
2024年,北京科拓的“优良乳酸菌种质资源挖掘与产业化关键技术创制及应用”获国家科学技术进步奖二等奖——行业首个也是唯一一个。在金华,银河生物生产的菌粉活菌数可达2000亿到15000亿CFU/g(菌落形成单位/克,用于表示每克样品中活微生物的数量),冻干存活率90%以上,蒙牛、光明等头部乳企都出现在合作名单上。目前,北京科拓生产的原菌粉在国内益生菌市场占有率超过20%。
张和平和包维臣并非独行者。近年来,江南大学、微康益生菌(苏州)股份有限公司等国内高校和企业,也积极投入益生菌的科研与生产。
一株菌,从被发现到被认识,到送上生产线,再到走进千家万户——这是一段跨越了37年的旅程。
中国人能不能喝上用自己菌种发酵的酸奶?如今站在超市货架前,已经可以回答这个问题:能。