耐脅迫植物乳桿菌定向選育及發(fā)酵關(guān)鍵技術(shù)

主要完成人：

陳 衛(wèi)（江南大學(xué)），

趙建新（江南大學(xué)），

翟齊嘯（江南大學(xué)），

田豐偉（江南大學(xué)），

劉振民（光明乳業(yè)股份有限公司），

杭 鋒（光明乳業(yè)股份有限公司）

提名單位：中國輕工業(yè)聯(lián)合會

益生菌有調(diào)節(jié)健康的作用，目前我國益生菌產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，為食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出了巨大貢獻，但我國缺乏自己的益生菌菌株以及相關(guān)的生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)。為解決這一問題，江南大學(xué)教授陳衛(wèi)及其團隊收集、篩選了大量傳統(tǒng)發(fā)酵食品，從中分離益生菌株，分析它們的生理特性和益生功能。他率領(lǐng)研究團隊與光明乳業(yè)股份有限公司合作，依托于江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室、國家功能食品工程技術(shù)研究中心及光明乳業(yè)乳業(yè)生物技術(shù)國家重點實驗室等國家級科研平臺，開展了一系列技術(shù)發(fā)明和創(chuàng)新，其領(lǐng)銜的“耐脅迫植物乳桿菌定向選育及發(fā)酵關(guān)鍵技術(shù)”項目獲2018年度國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。

該項目圍繞新型益生菌的選育和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，以食品微生物學(xué)、分子生物學(xué)及發(fā)酵工程等為基礎(chǔ)，在國家863計劃、國家自然科學(xué)基金等項目的支持下，以具有優(yōu)良益生功能的植物乳桿菌為研究對象，篩選得到了耐脅迫相關(guān)靶點基因和蛋白，發(fā)明了基于環(huán)境因子脅迫耐受的菌種定向選育技術(shù)；發(fā)明了基于體外實驗、細(xì)胞模型和活體動物模型的功能評價方法，可實現(xiàn)具有減除食源性危害因子功能菌株的靶向性高通量篩選；發(fā)明了一系列菌株高活性培養(yǎng)和高效制備的發(fā)酵關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)新開發(fā)了植物乳桿菌新型產(chǎn)品。

該項目從泡菜等傳統(tǒng)發(fā)酵食品樣本中分離得到對高酸、高鹽環(huán)境具有耐受能力的植物乳桿菌2100余株，完成300余株基因草圖測序，15株全基因組精細(xì)圖譜繪制，系統(tǒng)構(gòu)建植物乳桿菌資源庫。基于植物乳桿菌耐脅迫生理機制，發(fā)明了基于ProU基因簇、前噬菌體P2b蛋白、細(xì)胞膜脂肪酸譜等靶標(biāo)的植物乳桿菌定向選育技術(shù)，獲得對酸、鹽、膽鹽、低溫、重金屬等具有優(yōu)良耐受能力的功能菌株。構(gòu)建了益生菌高通量功能評價模型14項，定向篩選得到具有緩解重金屬毒性、拮抗致病菌感染、減除生物毒素危害等優(yōu)良生理功能的自主知識產(chǎn)權(quán)植物乳桿菌7株。發(fā)明了離子交換、液氮深冷、脂質(zhì)包埋等植物乳桿菌高效發(fā)酵及制備關(guān)鍵技術(shù)；開發(fā)雙菌協(xié)同發(fā)酵、低溫長時發(fā)酵等技術(shù)，顯著提高植物乳桿菌在產(chǎn)品中的生理活性。建立了年產(chǎn)20萬噸的新型益生菌發(fā)酵乳生產(chǎn)線，首創(chuàng)國內(nèi)植物乳桿菌發(fā)酵乳制品，成為全球銷量最大的植物乳桿菌發(fā)酵乳制品。

該項目先后獲得中國、美國、歐洲等發(fā)明專利授權(quán)32件，發(fā)表SCI論文33篇，相關(guān)技術(shù)分別獲得2014年中國輕工業(yè)聯(lián)合會科技進步獎一等獎、2015年江蘇省科學(xué)技術(shù)獎一等獎及2015年“中國專利獎金獎”。

該項目成果已在光明乳業(yè)、葵花藥業(yè)、微康生物等行業(yè)龍頭企業(yè)得到穩(wěn)定應(yīng)用，打造了一批高品質(zhì)的益生菌發(fā)酵乳制品、固體飲料等創(chuàng)新品類產(chǎn)品。近三年累計實現(xiàn)新增銷售收入38.03 億元，新增利潤3.10 億元。如應(yīng)用專利菌種植物乳桿菌ST-III，首創(chuàng)了“暢優(yōu)”植物乳桿菌優(yōu)酪乳、發(fā)酵乳，2017年銷售額達到11.4 億元，成為世界植物乳桿菌第一品牌；益生菌粉產(chǎn)品走出國門銷售至歐洲及東南亞國家。相關(guān)產(chǎn)品增強了我國益生菌產(chǎn)業(yè)的核心競爭力，對于改善國民健康水平具有重要的意義。