探索之路：步履艱辛 矢志不渝

乳酸菌是重要的微生物戰(zhàn)略資源之一，在乳品加工、大健康和動(dòng)物養(yǎng)殖等領(lǐng)域應(yīng)用價(jià)值巨大，對(duì)提升國家在微生物領(lǐng)域的競爭力有著重要作用。

多年前，張和平在對(duì)發(fā)酵乳制品的研究中發(fā)現(xiàn)，我國乳酸菌資源本底不清、缺乏有效收集保護(hù)、篩選技術(shù)滯后、優(yōu)良菌株貧乏、高活性加工技術(shù)落后，導(dǎo)致菌種、技術(shù)及產(chǎn)業(yè)完全被國外壟斷。“打破國外對(duì)優(yōu)良菌種的壟斷，讓國產(chǎn)益生乳酸菌在國際上占據(jù)一席之地，解決菌種問題，為我國微生物產(chǎn)業(yè)注入新動(dòng)力。”在這一目標(biāo)和理想的激勵(lì)下，張和平帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)踏上了漫長的“尋菌”之旅。

科研征途，步履艱辛，卻矢志不渝。為了盡可能地采集到微生物樣本，自1989年起，張和平帶著他的團(tuán)隊(duì)走過人跡罕至的牧區(qū)，蹚過舉步維艱的泥濘，跨過崎嶇坎坷的高原，克服了“尋菌”路上先進(jìn)設(shè)備不足、科研人才短缺、研究經(jīng)費(fèi)緊張等重重阻礙，從亞洲、歐洲、非洲等六大洲37個(gè)國家采集自然發(fā)酵乳制品和食品等樣品6472份，揭示了不同地域自然發(fā)酵乳中乳酸菌多樣性生態(tài)學(xué)規(guī)律，分離保藏33個(gè)屬、326個(gè)種和亞種51286株乳酸菌。

“我記得最深刻的是，我們曾經(jīng)從內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒的一戶傳統(tǒng)牧民家庭的酸馬奶里面，成功篩選、分離出一株乳酸菌，我把它命名為干酪乳桿菌Zhang，簡稱干酪Zhang，現(xiàn)在已經(jīng)成為國內(nèi)外知名的明星菌株”張和平回憶道。

“乳酸菌在食品、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值，如果沒有一個(gè)好的種質(zhì)庫，利用就無從談起。我國珍貴的乳酸菌種質(zhì)資源可能丟失或滅絕，科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展就失去了基礎(chǔ)。”張和平提出建立本土的乳酸菌種質(zhì)庫，減少對(duì)外依賴，確保國家在乳酸菌領(lǐng)域的資源優(yōu)勢、增強(qiáng)國內(nèi)生物技術(shù)領(lǐng)域的自主創(chuàng)新能力和科技競爭力。

經(jīng)過30多年的積累，張和平團(tuán)隊(duì)已完成了20188株乳酸菌基因組解析，建成了全球最大的乳酸菌基因組數(shù)據(jù)庫，收錄80063個(gè)基因組序列；首創(chuàng)了基于基因組大數(shù)據(jù)與人工智能的乳酸菌高通量精準(zhǔn)篩選技術(shù)，獲優(yōu)良特性乳酸菌104株，其中89株實(shí)現(xiàn)了工程化應(yīng)用，改變了我國缺乏優(yōu)良乳酸菌的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了我國乳酸菌菌種的自有化。

創(chuàng)新之路：攻堅(jiān)克難 勇攀高峰

一直以來，菌種研發(fā)、培養(yǎng)和發(fā)酵工藝、活性保持、成本控制等是制約高活性乳酸菌產(chǎn)業(yè)化的“卡脖子”難題，張和平帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)，發(fā)明了代謝調(diào)控培養(yǎng)技術(shù)、細(xì)胞損傷靶點(diǎn)定位保護(hù)干燥和常溫貯藏穩(wěn)定性控制等6項(xiàng)核心工程技術(shù)，創(chuàng)建了國際領(lǐng)先的乳酸菌技術(shù)集成，使工業(yè)化培養(yǎng)活菌數(shù)提升4-15倍，干燥存活率從60%提升至90%，原料菌粉活菌數(shù)提高1個(gè)數(shù)量級(jí)（達(dá)1.5×1012CFU/g），常溫貯藏存活率從1%提升至52%，冷凍干燥時(shí)間縮短65%，并實(shí)現(xiàn)了年產(chǎn)1000噸以上乳酸菌原料菌粉的國產(chǎn)化，全面開創(chuàng)了乳酸菌產(chǎn)業(yè)“中國質(zhì)造”。

窮理以致其知，反躬以踐其實(shí)。“不能讓我們的科研成果一直躺在實(shí)驗(yàn)室里，要將具有益生功效的乳酸菌通過產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，服務(wù)于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和廣大人民群眾。”張和平說。

他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)制了菌株高效互作和精準(zhǔn)配伍關(guān)鍵技術(shù)，打破了國外菌株、技術(shù)和產(chǎn)品的壟斷，實(shí)現(xiàn)了乳酸菌在制劑制造、乳品加工和奶牛養(yǎng)殖的創(chuàng)新應(yīng)用。創(chuàng)制出4個(gè)系列17款適用于奶牛健康養(yǎng)殖的乳酸菌微生態(tài)制劑和青貯發(fā)酵劑，平均飼料利用率和產(chǎn)奶量提高了6.2%和4.5%。研制出調(diào)節(jié)菌群、改善過敏、緩解壓力等適合中國人群的58種功能配方，開發(fā)出“益適優(yōu)”等34個(gè)系列98款大健康產(chǎn)品。創(chuàng)建的高活性益生菌發(fā)酵乳加工技術(shù)，使活菌數(shù)提高了100倍。解決了發(fā)酵乳產(chǎn)品同質(zhì)化難題。

目前，張和平團(tuán)隊(duì)研發(fā)的多個(gè)代表性益生乳酸菌菌株已投入生產(chǎn)并進(jìn)入市場，出現(xiàn)在益生菌食品、酸奶、乳酸菌飲料、奶粉等各類產(chǎn)品中，令萬千消費(fèi)者受益，成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。2020年，在張和平帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)的推動(dòng)下，北京科拓恒通生物技術(shù)股份有限公司在深交所上市（SZ 300858 ），這也是國內(nèi)乳酸菌產(chǎn)業(yè)第一股。如今，張和平團(tuán)隊(duì)的研究成果已在23家乳品企業(yè)、64家食藥企業(yè)、59個(gè)萬頭牧場推廣應(yīng)用，打破了國外菌株、技術(shù)和產(chǎn)品壟斷，扭轉(zhuǎn)了我國乳酸菌長期受制于人的局面。

未來之路：任重道遠(yuǎn) 貴在接力

張和平教授在乳酸菌研究領(lǐng)域取得了舉世矚目的成果，但他從未停下探索的腳步，依然帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)奮戰(zhàn)在乳酸菌科研攻關(guān)的“前線”。

走進(jìn)呼和浩特市和林新區(qū)內(nèi)蒙古科拓生物有限公司，這里正在建設(shè)亞洲規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的乳酸菌產(chǎn)業(yè)化智慧工廠，而公司的首席科學(xué)家正是張和平。他介紹說，“擴(kuò)大乳酸菌種質(zhì)資源庫規(guī)模”“建設(shè)乳酸菌共性研發(fā)中心，解決我國乳酸菌株匱乏難題”“實(shí)現(xiàn)乳酸菌制品在健康食品、發(fā)酵乳品、動(dòng)物健康養(yǎng)殖、活菌藥物等全產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用”“拓展乳酸菌發(fā)展新賽道，發(fā)展未來大健康產(chǎn)業(yè)”，以科技創(chuàng)新引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，是下一步團(tuán)隊(duì)科研攻關(guān)的目標(biāo)和重點(diǎn)方向。

桐花萬里丹山路，雛鳳清于老鳳聲。科技創(chuàng)新，貴在接力。張和平教授深知，科學(xué)研究不是一個(gè)人的事業(yè)，需要一代又一代人地傳承和發(fā)展。因此，他始終致力于培養(yǎng)青年骨干教師和學(xué)生，將自己的科研經(jīng)驗(yàn)傳承下去。

“張和平導(dǎo)師是我們學(xué)術(shù)道路上的引路人，他不僅傳授知識(shí)，更注重培養(yǎng)學(xué)生的科研思維和創(chuàng)新能力，激發(fā)了我們對(duì)科研的熱情和探索精神。”“張教授帶領(lǐng)我們參與實(shí)驗(yàn)室工作、科研項(xiàng)目和課題研究，給予我們寶貴的建議和指導(dǎo)，讓我們在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)，不斷成長和進(jìn)步。”“他嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，潛心研究、不畏艱辛的精神為我們年輕人樹立了榜樣，在今后的教學(xué)和科研工作中，我們將始終秉承這種精神。”青年學(xué)生、技術(shù)骨干們的贊譽(yù)更詮釋了張和平教授的科學(xué)家情懷。

在張和平的帶領(lǐng)下，目前已搭建了乳酸菌篩選與乳品發(fā)酵技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室等15個(gè)省部級(jí)以上平臺(tái)，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)入選科技部、教育部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和全國高校黃大年式教師團(tuán)隊(duì)，培養(yǎng)青年骨干教師25人，博士生46人、碩士生124人，包括長江學(xué)者特聘教授1名、國家杰青1名、青年長江學(xué)者1名、國家優(yōu)青3名、神農(nóng)青年英才1名。這些優(yōu)秀的學(xué)生，將成為我國乳酸菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展的科研新力量！