弘揚科學家精神 講述科學家故事 | 張和平:我國乳酸菌行業拓荒人
發布時間:2024-05-25 22:00 來源:內蒙古自治區科技廳政策法規處
一年一度的科技活動周已經到來,今年科技活動周的主題是“弘揚科學家精神 激發全社會創新活力”。創新內蒙古將持續推出“弘揚科學家精神 講述科學家故事”系列報道,展現我區杰出科學家愛國為民的卓越品質,在實現科學夢想道路上不畏艱難、無私奉獻的心路歷程,講述他們為科學技術進步、人民生活改善、高質量發展作出重大貢獻的科研故事,汲取他們的精神力量,激勵我們在各自的領域中不斷前行,涵養優良學風,營造創新氛圍。今天讓我們走近我國乳酸菌行業拓荒人,內蒙古農業大學教授張和平——
建成全球最大乳酸菌種質資源庫和基因組數據庫,實現了我國乳酸菌菌種的自有化;突破了高活性乳酸菌產業化卡脖子難題,全面開創了乳酸菌產業“中國制造”;打破了國外菌株、技術和產品的壟斷,扭轉了我國乳酸菌長期受制于人的局面……
在科學的浩瀚宇宙中,有一位熠熠生輝的學者,他以三十五年如一日的執著與堅韌,鑄就了我國乳酸菌研究領域的輝煌,被譽為我國乳酸菌行業拓荒人。他,就是內蒙古農業大學教授張和平。國家杰青、長江學者特聘教授、國家“萬人計劃”科技創新領軍人才、全國農業科研杰出人才、自治區科技進步特別貢獻獎等眾多榮譽,是他辛勤付出的璀璨勛章,無聲卻有力地見證著他的卓越成就!
探索之路:步履艱辛 矢志不渝
乳酸菌是重要的微生物戰略資源之一,在乳品加工、大健康和動物養殖等領域應用價值巨大,對提升國家在微生物領域的競爭力有著重要作用。
多年前,張和平在對發酵乳制品的研究中發現,我國乳酸菌資源本底不清、缺乏有效收集保護、篩選技術滯后、優良菌株貧乏、高活性加工技術落后,導致菌種、技術及產業完全被國外壟斷。“打破國外對優良菌種的壟斷,讓國產益生乳酸菌在國際上占據一席之地,解決菌種問題,為我國微生物產業注入新動力。”在這一目標和理想的激勵下,張和平帶領科研團隊踏上了漫長的“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,張和平帶著他的團隊走過人跡罕至的牧區,蹚過舉步維艱的泥濘,跨過崎嶇坎坷的高原,克服了“尋菌”路上先進設備不足、科研人才短缺、研究經費緊張等重重阻礙,從亞洲、歐洲、非洲等六大洲37個國家采集自然發酵乳制品和食品等樣品6472份,揭示了不同地域自然發酵乳中乳酸菌多樣性生態學規律,分離保藏33個屬、326個種和亞種51286株乳酸菌。
“我記得最深刻的是,我們曾經從內蒙古自治區錫林郭勒的一戶傳統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,現在已經成為國內外知名的明星菌株”張和平回憶道。
“乳酸菌在食品、農業、醫療等領域有著重要的應用價值,如果沒有一個好的種質庫,利用就無從談起。我國珍貴的乳酸菌種質資源可能丟失或滅絕,科學研究和產業發展就失去了基礎。”張和平提出建立本土的乳酸菌種質庫,減少對外依賴,確保國家在乳酸菌領域的資源優勢、增強國內生物技術領域的自主創新能力和科技競爭力。
經過30多年的積累,張和平團隊已完成了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據庫,收錄80063個基因組序列;首創了基于基因組大數據與人工智能的乳酸菌高通量精準篩選技術,獲優良特性乳酸菌104株,其中89株實現了工程化應用,改變了我國缺乏優良乳酸菌的現狀,實現了我國乳酸菌菌種的自有化。
創新之路:攻堅克難 勇攀高峰
一直以來,菌種研發、培養和發酵工藝、活性保持、成本控制等是制約高活性乳酸菌產業化的“卡脖子”難題,張和平帶領科研團隊,發明了代謝調控培養技術、細胞損傷靶點定位保護干燥和常溫貯藏穩定性控制等6項核心工程技術,創建了國際領先的乳酸菌技術集成,使工業化培養活菌數提升4-15倍,干燥存活率從60%提升至90%,原料菌粉活菌數提高1個數量級(達1.5×1012CFU/g),常溫貯藏存活率從1%提升至52%,冷凍干燥時間縮短65%,并實現了年產1000噸以上乳酸菌原料菌粉的國產化,全面開創了乳酸菌產業“中國質造”。
窮理以致其知,反躬以踐其實。“不能讓我們的科研成果一直躺在實驗室里,要將具有益生功效的乳酸菌通過產業化生產,服務于經濟社會發展和廣大人民群眾。”張和平說。
他帶領團隊創制了菌株高效互作和精準配伍關鍵技術,打破了國外菌株、技術和產品的壟斷,實現了乳酸菌在制劑制造、乳品加工和奶牛養殖的創新應用。創制出4個系列17款適用于奶牛健康養殖的乳酸菌微生態制劑和青貯發酵劑,平均飼料利用率和產奶量提高了6.2%和4.5%。研制出調節菌群、改善過敏、緩解壓力等適合中國人群的58種功能配方,開發出“益適優”等34個系列98款大健康產品。創建的高活性益生菌發酵乳加工技術,使活菌數提高了100倍。解決了發酵乳產品同質化難題。
目前,張和平團隊研發的多個代表性益生乳酸菌菌株已投入生產并進入市場,出現在益生菌食品、酸奶、乳酸菌飲料、奶粉等各類產品中,令萬千消費者受益,成功實現產業轉化。2020年,在張和平帶領的科研團隊的推動下,北京科拓恒通生物技術股份有限公司在深交所上市(SZ 300858 ),這也是國內乳酸菌產業第一股。如今,張和平團隊的研究成果已在23家乳品企業、64家食藥企業、59個萬頭牧場推廣應用,打破了國外菌株、技術和產品壟斷,扭轉了我國乳酸菌長期受制于人的局面。
未來之路:任重道遠 貴在接力
張和平教授在乳酸菌研究領域取得了舉世矚目的成果,但他從未停下探索的腳步,依然帶領科研團隊奮戰在乳酸菌科研攻關的“前線”。
走進呼和浩特市和林新區內蒙古科拓生物有限公司,這里正在建設亞洲規模最大、技術最先進的乳酸菌產業化智慧工廠,而公司的首席科學家正是張和平。他介紹說,“擴大乳酸菌種質資源庫規模”“建設乳酸菌共性研發中心,解決我國乳酸菌株匱乏難題”“實現乳酸菌制品在健康食品、發酵乳品、動物健康養殖、活菌藥物等全產業鏈應用”“拓展乳酸菌發展新賽道,發展未來大健康產業”,以科技創新引領產業發展,促進傳統產業轉型升級,是下一步團隊科研攻關的目標和重點方向。
桐花萬里丹山路,雛鳳清于老鳳聲。科技創新,貴在接力。張和平教授深知,科學研究不是一個人的事業,需要一代又一代人地傳承和發展。因此,他始終致力于培養青年骨干教師和學生,將自己的科研經驗傳承下去。
“張和平導師是我們學術道路上的引路人,他不僅傳授知識,更注重培養學生的科研思維和創新能力,激發了我們對科研的熱情和探索精神。”“張教授帶領我們參與實驗室工作、科研項目和課題研究,給予我們寶貴的建議和指導,讓我們在實踐中積累經驗,不斷成長和進步。”“他嚴謹治學,潛心研究、不畏艱辛的精神為我們年輕人樹立了榜樣,在今后的教學和科研工作中,我們將始終秉承這種精神。”青年學生、技術骨干們的贊譽更詮釋了張和平教授的科學家情懷。
在張和平的帶領下,目前已搭建了乳酸菌篩選與乳品發酵技術國家地方聯合工程實驗室等15個省部級以上平臺,帶領團隊入選科技部、教育部、農業農村部創新團隊和全國高校黃大年式教師團隊,培養青年骨干教師25人,博士生46人、碩士生124人,包括長江學者特聘教授1名、國家杰青1名、青年長江學者1名、國家優青3名、神農青年英才1名。這些優秀的學生,將成為我國乳酸菌產業發展的科研新力量!
張和平教授胸懷祖國、服務人民的愛國精神,攻堅克難、敢為人先的創新精神,甘為人梯、獎掖后學的育人精神,都是新時代科學家精神的生動寫照,在這種精神的激勵下,他不僅為我國乳酸菌產業的發展作出了巨大貢獻,更為我們樹立了學習的榜樣!