內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)始終堅(jiān)持落實(shí)“科技興?！惫こ蹋o緊圍繞國(guó)家及自治區(qū)重大實(shí)踐需求，聚焦創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，著力開(kāi)展創(chuàng)新人才培養(yǎng)、創(chuàng)新成果培育和創(chuàng)新高地建設(shè)，被科技部認(rèn)定為“國(guó)際科技合作基地”。學(xué)校注重加強(qiáng)科研團(tuán)隊(duì)建設(shè)，制定實(shí)施了《內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)管理辦法》，立足農(nóng)牧林水草乳沙優(yōu)勢(shì)學(xué)科，依托47個(gè)優(yōu)質(zhì)省部級(jí)科研平臺(tái)，打造支持了29支科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和18個(gè)種業(yè)領(lǐng)軍人才團(tuán)隊(duì)，著力破解自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)和生態(tài)領(lǐng)域“卡脖子”問(wèn)題。

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)聚集自治區(qū)乳業(yè)等優(yōu)勢(shì)資源開(kāi)展種業(yè)協(xié)同攻關(guān)，引導(dǎo)青年人才開(kāi)展有組織科研，形成“一個(gè)平臺(tái)、建設(shè)一支團(tuán)隊(duì)、吸納N名青年英才，開(kāi)展‘拳頭式’攻關(guān)的‘1+1+N’”有組織科研新體系，科研團(tuán)隊(duì)建設(shè)水平不斷提升。在眾多科研團(tuán)隊(duì)中，張和平教授帶領(lǐng)的“乳酸菌與發(fā)酵乳制品”團(tuán)隊(duì)取得了卓越的科研成效。

在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)乳品生物技術(shù)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室樓三樓有一個(gè)微生物種質(zhì)資源庫(kù)，這個(gè)保存有47573株乳酸菌的種質(zhì)資源庫(kù)，是目前全球最大、種類(lèi)最全的原創(chuàng)性乳酸菌種質(zhì)資源庫(kù)，也是首批國(guó)家農(nóng)業(yè)微生物種質(zhì)資源庫(kù)。這一種質(zhì)庫(kù)的建立，為乳酸菌研究和深度開(kāi)發(fā)利用提供了戰(zhàn)略性資源保障。

張和平教授觀察乳酸菌菌落形態(tài)。

推開(kāi)資源庫(kù)厚重的大鐵門(mén)，冷氣撲面而來(lái)，10余個(gè)柜子上整齊排列著一個(gè)個(gè)收納盒，盒子上貼著“內(nèi)蒙古地區(qū)菌株”“天宮2”“哈薩克斯坦菌株”等標(biāo)簽，注明了盒內(nèi)乳酸菌菌株的分離源。

依托該資源庫(kù)，張和平教授團(tuán)隊(duì)耗時(shí)5年，建成全球最大的乳酸菌基因組數(shù)據(jù)庫(kù)iLABdb，數(shù)據(jù)庫(kù)破解6.2萬(wàn)余個(gè)乳酸菌基因組，首創(chuàng)性地整合菌種資源、基因組信息、臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)等關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)乳酸菌進(jìn)行高效挖掘，并基于大數(shù)據(jù)和人工智能算力為乳酸菌產(chǎn)學(xué)研開(kāi)發(fā)利用搭建里程碑式的“數(shù)據(jù)橋梁”。這一重大成果近日發(fā)布，再次展現(xiàn)了我國(guó)在微生物學(xué)研究領(lǐng)域的領(lǐng)先地位和國(guó)際影響力，也將為全球乳酸菌研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)積極力量。

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)乳品生物技術(shù)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)合照。

一個(gè)個(gè)我國(guó)乳酸菌領(lǐng)域里程碑式的大事件背后，凝結(jié)了內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)乳品生物技術(shù)與工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任張和平教授團(tuán)隊(duì)34年的拼搏奮斗與孜孜以求。

拓荒乳酸菌領(lǐng)域 筑牢種質(zhì)資源根基

乳酸菌與我們的生活息息相關(guān)，人類(lèi)60%的食物都與乳酸菌發(fā)酵有關(guān)，乳酸菌在食品工業(yè)、健康醫(yī)療、農(nóng)業(yè)和生態(tài)保護(hù)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，被認(rèn)為是最重要的微生物戰(zhàn)略資源之一。

作為生產(chǎn)發(fā)酵乳制品的核心，乳酸菌被稱(chēng)為乳品工業(yè)的“芯片”。然而我國(guó)對(duì)于乳酸菌的研究起步較晚，在20世紀(jì)八九十年代，還存在優(yōu)良菌種缺乏收集保護(hù)、種質(zhì)資源庫(kù)建設(shè)滯后、優(yōu)良菌株篩選技術(shù)匱乏等大量問(wèn)題，也沒(méi)有自主研發(fā)的技術(shù)與能力。當(dāng)時(shí)有關(guān)乳制品發(fā)酵劑的研發(fā)技術(shù)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)以及菌種和產(chǎn)品幾乎都被西方國(guó)家所掌控，我國(guó)的乳品企業(yè)基本上全部采用國(guó)外的菌種進(jìn)行生產(chǎn)。

1989年，張和平從內(nèi)蒙古農(nóng)牧學(xué)院（現(xiàn)內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)）畜產(chǎn)品加工專(zhuān)業(yè)碩士畢業(yè)后留校任教，在對(duì)乳制品研究的不斷探索中，他將乳酸菌作為自己的主要研究方向。張和平暗下決心，要建立我們自己的乳酸菌種質(zhì)資源庫(kù)，打破西方國(guó)家對(duì)優(yōu)良菌種的壟斷。

張和平教授早年采集自然發(fā)酵乳制品樣本。

從最初的一個(gè)人干到現(xiàn)在帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)一起做，收集研究乳酸菌的工作逐漸拓展開(kāi)來(lái)。行程上百公里到偏遠(yuǎn)的牧區(qū)，只為討一碗牧民自制的酸奶；走泥濘的山路、住漏風(fēng)的窯洞，只為給村民家灶臺(tái)上的一壺酸粥采樣……張和平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)幾十年如一日的“尋菌”，累計(jì)從全球32個(gè)國(guó)家采集自然發(fā)酵乳制品等樣品6202份，從中分離、鑒定和保藏了47573株乳酸菌菌株，逐漸豐盈了乳酸菌種質(zhì)資源庫(kù)的“家底”，直至如今，這項(xiàng)工作依舊在進(jìn)行。

隨著資源庫(kù)規(guī)模日漸壯大，張和平產(chǎn)生了建立乳酸菌基因組數(shù)據(jù)庫(kù)的想法。乳酸菌系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系復(fù)雜，菌株間功能和代謝差異極大，難以通過(guò)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法系統(tǒng)性地研究和挖掘，這大大限制了乳酸菌開(kāi)發(fā)與利用效率。因此，利用前沿的生物信息技術(shù)和先進(jìn)算法，建立可對(duì)乳酸菌進(jìn)行高效挖掘的數(shù)據(jù)庫(kù)和平臺(tái)，是全球?qū)W界和產(chǎn)業(yè)界共同愿望與迫切需求。

張和平教授指導(dǎo)乳酸菌菌株入庫(kù)。

依托乳酸菌種質(zhì)資源庫(kù)，張和平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)于2018年在國(guó)際上率先啟動(dòng)了“乳酸菌萬(wàn)株基因組計(jì)劃”，基于已完成的11678株乳酸菌基因組數(shù)據(jù)，結(jié)合公共數(shù)據(jù)庫(kù)中51900個(gè)乳酸菌基因組信息，創(chuàng)建了全球首個(gè)集乳酸菌基因組數(shù)據(jù)與功能研究于一體的共享平臺(tái)——iLABdb數(shù)據(jù)庫(kù)。iLABdb數(shù)據(jù)庫(kù)集成超過(guò)62900個(gè)乳酸菌基因組序列和元數(shù)據(jù)信息，包括序列分析、可視化和數(shù)據(jù)共享工具，為乳酸菌物種注釋、功能解析和深度開(kāi)發(fā)利用提供了高效的分析利用手段。

破解“卡脖子”難題 讓中國(guó)酸奶用上中國(guó)菌種

乳酸菌被譽(yù)為發(fā)酵乳品行業(yè)的“芯片”，但乳業(yè)加工生產(chǎn)領(lǐng)域相關(guān)益生菌篩選技術(shù)落后和優(yōu)良菌株匱乏，成為我國(guó)乳酸菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

“讓中國(guó)酸奶用上中國(guó)菌種”，是張和平投身乳酸菌行業(yè)研究的初衷。張和平堅(jiān)信，關(guān)鍵技術(shù)要不來(lái)、等不來(lái)，要靠自立自強(qiáng)。

張和平團(tuán)隊(duì)跋山涉水采集自然發(fā)酵乳制品樣本。

隨著乳酸菌種質(zhì)資源庫(kù)和基因數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，我國(guó)對(duì)乳酸菌的研究進(jìn)一步深入，也為產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，特別是核心技術(shù)國(guó)產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)。團(tuán)隊(duì)基于基因組大數(shù)據(jù)，采用深度機(jī)器學(xué)習(xí)的人工智能方法與理論，深入挖掘與益生特性、生產(chǎn)性能相關(guān)的功能基因，創(chuàng)建了益生乳酸菌人工智能篩選平臺(tái)iProbiotics，建立了高質(zhì)量腸道微生物基因組集，明確了中國(guó)人群腸道微生物構(gòu)成特征。

針對(duì)不同類(lèi)型腸道菌群特點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)不僅揭示了乳酸菌通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群及其代謝發(fā)揮作用的新機(jī)制，還篩選出具有維持腸道菌群穩(wěn)態(tài)、調(diào)節(jié)代謝和免疫等優(yōu)良特性的乳酸菌104株，其中專(zhuān)利菌株干酪乳桿菌Zhang、植物乳桿菌P-8和動(dòng)物雙歧桿菌乳亞種V9等行業(yè)明星菌株，不僅改變了我國(guó)缺乏優(yōu)良益生乳酸菌的現(xiàn)狀，也豐富了國(guó)產(chǎn)益生乳酸菌的資源。

過(guò)去，由于益生菌的活性不穩(wěn)定，企業(yè)生產(chǎn)出來(lái)的益生菌很快喪失活性，這一問(wèn)題一度成為制約行業(yè)發(fā)展的“卡脖子”難題。團(tuán)隊(duì)集智攻關(guān)，創(chuàng)制了微包膜高效保護(hù)的益生乳酸菌冷凍干燥技術(shù)，運(yùn)用該技術(shù)，使得活菌得率由60%提高至90%以上，生產(chǎn)出的發(fā)酵劑（制劑）活菌數(shù)達(dá)1.5萬(wàn)億CFU/g，整體產(chǎn)品和技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

這些原創(chuàng)性菌株和發(fā)酵劑規(guī)?；庸ぜ夹g(shù)在北京科拓生物成功轉(zhuǎn)化并助力企業(yè)上市后，成為中國(guó)益生菌“第一股”。優(yōu)良菌株被蒙牛、新希望和完達(dá)山等23家乳品公司采用，取代了原有的進(jìn)口菌種，極大提升了企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。

張和平團(tuán)隊(duì)在內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟采樣。

如何助力企業(yè)破解乳品生產(chǎn)加工領(lǐng)域發(fā)酵乳同質(zhì)化難題？團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新高活性益生菌發(fā)酵乳加工關(guān)鍵技術(shù)，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)跨越性的突破：開(kāi)發(fā)出用于蒙牛“歐式炭燒”和“特侖蘇”酸奶、新希望“初心”酸奶和完達(dá)山“高鈣”酸奶等產(chǎn)品的高活性復(fù)合發(fā)酵劑19種，解決了發(fā)酵乳產(chǎn)品同質(zhì)化難題。以植物乳桿菌P-8開(kāi)發(fā)的達(dá)利豆本豆植物基乳酸菌飲料，實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵豆乳產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)菌株的突破；以副干酪乳桿菌PC-01開(kāi)發(fā)的蒙牛“優(yōu)益C”乳酸菌飲料，打破了此類(lèi)產(chǎn)品菌種完全依賴進(jìn)口的局面。

扎根大地寫(xiě)就創(chuàng)新論文 埋首一線砥礪家國(guó)情懷

“要讓實(shí)驗(yàn)室成果走出去，落到車(chē)間里、牛舍里，把創(chuàng)新的論文寫(xiě)在大地上，在祖國(guó)和人民需要的地方發(fā)揮作用?！睘榇龠M(jìn)科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展深度融合，張和平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)扎根基層、問(wèn)計(jì)于民。

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)乳酸菌種質(zhì)資源庫(kù)。

團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)奶牛規(guī)?；B(yǎng)殖存在的乳腺炎多發(fā)和抗生素濫用等問(wèn)題進(jìn)行深入研究，明確了腸道菌群紊亂是引發(fā)乳腺炎的重要原因之一。依據(jù)奶牛不同生理階段腸道菌群特征，研創(chuàng)了適用于奶牛健康養(yǎng)殖的3個(gè)系列13款產(chǎn)品，在中國(guó)圣牧、首農(nóng)集團(tuán)和光明乳業(yè)等18家規(guī)?；B(yǎng)殖企業(yè)59個(gè)萬(wàn)頭牧場(chǎng)推廣使用。通過(guò)添加乳酸菌制劑，隱性乳腺炎下降45%，飼料利用率提高6.2%，產(chǎn)奶量提升4.5%，節(jié)本增效提升了15%以上。

團(tuán)隊(duì)還解析了青貯發(fā)酵過(guò)程中微生物動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，開(kāi)發(fā)出適用于制備玉米、苜蓿和飼用燕麥青貯的青貯邦、益貯邦等4個(gè)系列青貯發(fā)酵劑。發(fā)酵劑在青貯制備過(guò)程中可快速大量產(chǎn)酸，抑制酵母和霉菌的生長(zhǎng)、縮短發(fā)酵周期，使干物質(zhì)損失減少8.2%。該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代牧業(yè)、輝山集團(tuán)和溫氏乳業(yè)等200余家規(guī)?；B(yǎng)殖企業(yè)與飼草料企業(yè)，累計(jì)發(fā)酵青貯3000余萬(wàn)噸，青貯飼料消化利用率提高了6.5%，極大緩解了“牛與人爭(zhēng)耕地”的局面，提升了奶牛綠色養(yǎng)殖水平。

為使科技成果更好地得到轉(zhuǎn)化，讓更多企業(yè)和農(nóng)牧民受益，基于我國(guó)傳統(tǒng)乳制品產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，團(tuán)隊(duì)在內(nèi)蒙古、西藏、新疆等6個(gè)地區(qū)建立傳統(tǒng)乳制品現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)示范點(diǎn)23個(gè)，制定修訂了11項(xiàng)食品安全地方標(biāo)準(zhǔn)，革新工藝技術(shù)、規(guī)范操作流程，培訓(xùn)農(nóng)牧民3900余人次，為助力鄉(xiāng)村振興、促進(jìn)我國(guó)傳統(tǒng)乳制品產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展作出積極貢獻(xiàn)。

多年來(lái)，張和平扎根北疆大地深耕教學(xué)與科研一線，他悉心栽培后人，搭建了乳酸菌篩選與乳品發(fā)酵技術(shù)國(guó)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)“乳酸菌與發(fā)酵乳制品”團(tuán)隊(duì)入選教育部、科技部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)獲評(píng)全國(guó)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才先進(jìn)集體、神農(nóng)中華優(yōu)秀創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，并入選全國(guó)高校黃大年式教學(xué)團(tuán)隊(duì)。這支優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)中，共有青年骨干教師30人，博士生54人、碩士生160人，其中不乏有長(zhǎng)江學(xué)者、國(guó)家杰青、國(guó)家優(yōu)青等各級(jí)各類(lèi)優(yōu)秀人才。

作為首席專(zhuān)家，張和平主持了“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和國(guó)際合作重點(diǎn)項(xiàng)目等多個(gè)重大項(xiàng)目，獲得何梁何利基金創(chuàng)新獎(jiǎng)、國(guó)家及自治區(qū)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。他本人獲評(píng)國(guó)家杰青、長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授、國(guó)家“萬(wàn)人計(jì)劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、全國(guó)農(nóng)業(yè)科研杰出人才和全國(guó)先進(jìn)工作者等多項(xiàng)榮譽(yù)稱(chēng)號(hào)，并發(fā)表學(xué)術(shù)論文331篇、主編學(xué)術(shù)專(zhuān)著6部，授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利45項(xiàng)，制定修訂地方標(biāo)準(zhǔn)11項(xiàng)。

乳酸菌的世界很大、很豐富，探索，永無(wú)止境。乳酸菌這個(gè)名字出現(xiàn)僅百余年，但對(duì)乳酸菌的應(yīng)用卻有上千年的歷史?，F(xiàn)如今，乳酸菌不只用于食品生產(chǎn)，在藥物研發(fā)、動(dòng)物健康養(yǎng)殖、控制病蟲(chóng)害等領(lǐng)域同樣發(fā)揮著重要作用。

近期國(guó)務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于推動(dòng)內(nèi)蒙古高質(zhì)量發(fā)展奮力書(shū)寫(xiě)中國(guó)式現(xiàn)代化新篇章的意見(jiàn)》中提出，支持開(kāi)展奶牛育種聯(lián)合攻關(guān)，整縣推進(jìn)奶業(yè)生產(chǎn)能力提升，建設(shè)面向全國(guó)的乳業(yè)交易中心。為更好地助力自治區(qū)高質(zhì)量完成兩件大事，張和平團(tuán)隊(duì)計(jì)劃到2025年完成4萬(wàn)株乳酸菌基因組的測(cè)序，揭示出更多的乳酸菌多樣性分布生態(tài)學(xué)規(guī)律，繼續(xù)對(duì)乳酸菌進(jìn)行有針對(duì)性的開(kāi)發(fā)利用。（文圖均由內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)黨委宣傳部提供）