一个个我国乳酸菌领域里程碑式的大事件背后，凝结了内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室主任张和平教授团队34年的拼搏奋斗与孜孜以求。
拓荒乳酸菌领域 筑牢种质资源根基
乳酸菌与我们的生活息息相关，人类60%的食物都与乳酸菌发酵有关，乳酸菌在食品工业、健康医疗、农业和生态保护等领域广泛应用，被认为是最重要的微生物战略资源之一。
作为生产发酵乳制品的核心，乳酸菌被称为乳品工业的“芯片”。然而我国对于乳酸菌的研究起步较晚，在20世纪八90年代，还存在优良菌种缺乏收集保护、种质资源库建设滞后、优良菌株筛选技术匮乏等大量问题，也没有自主研发的技术与能力。当时有关乳制品发酵剂的研发技术、知识产权以及菌种和产品几乎都被西方国家所掌控，我国的乳品企业基本上全部采用国外的菌种进行生产。
1989年，张和平从内蒙古农牧学院（现内蒙古农业大学）畜产品加工专业硕士毕业后留校任教，在对乳制品研究的不断探索中，他将乳酸菌作为自己的主要研究方向。张和平暗下决心，要建立我们自己的乳酸菌种质资源库，打破西方国家对优良菌种的垄断。
从最初的一个人干到现在带领团队一起做，收集研究乳酸菌的工作逐渐拓展开来。行程上百公里到偏远的牧区，只为讨一碗牧民自制的酸奶；走泥泞的山路、住漏风的窑洞，只为给村民家灶台上的一壶酸粥采样……张和平带领团队几十年如一日的“寻菌”，累计从全球32个国家采集自然发酵乳制品等样品6202份，从中分离、鉴定和保藏了47573株乳酸菌菌株，逐渐丰盈了乳酸菌种质资源库的“家底”，直至如今，这项工作依旧在进行。
随着资源库规模日渐壮大，张和平产生了建立乳酸菌基因组数据库的想法。乳酸菌系统发育关系复杂，菌株间功能和代谢差异极大，难以通过传统实验方法系统性的研究和挖掘，这大大限制了乳酸菌开发与利用效率。因此，利用前沿的生物信息技术和先进算法，建立可对乳酸菌进行高效挖掘的数据库和平台，是全球学界和产业界共同愿望与迫切需求。
依托乳酸菌种质资源库，张和平带领团队于2018年在国际上率先启动了“乳酸菌万株基因组计划”，基于已完成的11678株乳酸菌基因组数据，结合公共数据库中51900个乳酸菌基因组信息，创建了全球首个集乳酸菌基因组数据与功能研究于一体的共享平台——iLABdb数据库。iLABdb数据库集成超过62900个乳酸菌基因组序列和元数据信息，包括序列分析、可视化和数据共享工具，为乳酸菌物种注释、功能解析和深度开发利用提供了高效的分析利用手段。
破解“卡脖子”难题 让中国酸奶用上中国菌种
乳酸菌被誉为发酵乳品行业的“芯片”，但乳业加工生产领域相关益生菌筛选技术落后和优良菌株匮乏，成为我国乳酸菌产业发展的瓶颈。
“让中国酸奶用上中国菌种”，是张和平投身乳酸菌行业研究的初衷。张和平坚信，关键技术要不来、等不来，要靠自立自强。
随着乳酸菌种质资源库和基因数据库的建立，我国对乳酸菌的研究进一步深入，也为产业应用，特别是核心技术国产化奠定了基础。团队基于基因组大数据，采用深度机器学习的人工智能方法与理论，深入挖掘与益生特性、生产性能相关的功能基因，创建了益生乳酸菌人工智能筛选平台iProbiotics，建立了高质量肠道微生物基因组集，明确了中国人群肠道微生物构成特征。
针对不同类型肠道菌群特点，团队不仅揭示了乳酸菌通过调节肠道菌群及其代谢发挥作用的新机制，还筛选出具有维持肠道菌群稳态、调节代谢和免疫等优良特性的乳酸菌104株，其中专利菌株干酪乳杆菌Zhang、植物乳杆菌P-8和动物双歧杆菌乳亚种V9等行业明星菌株，不仅改变了我国缺乏优良益生乳酸菌的现状，也丰富了国产益生乳酸菌的资源。
过去，由于益生菌的活性不稳定，企业生产出来的益生菌很快丧失活性，这一问题一度成为制约行业发展的“卡脖子”难题。团队集智攻关，创制了微包膜高效保护的益生乳酸菌冷冻干燥技术，运用该技术，使得活菌得率由60%提高至90%以上，生产出的发酵剂（制剂）活菌数达1.5万亿CFU/g，整体产品和技术达到国际先进水平。
这些原创性菌株和发酵剂规模化加工技术在北京科拓生物成功转化并助力企业上市后，成为中国益生菌“第一股”。优良菌株被蒙牛、新希望和完达山等23家乳品公司采用，取代了原有的进口菌种，极大提升了企业核心竞争力。
如何助力企业破解乳品生产加工领域发酵乳同质化难题？团队创新高活性益生菌发酵乳加工关键技术，助力企业实现了多项跨越性的突破：开发出用于蒙牛“欧式炭烧”和“特仑苏”酸奶、新希望“初心”酸奶和完达山“高钙”酸奶等产品的高活性复合发酵剂19种，解决了发酵乳产品同质化难题。以植物乳杆菌P-8开发的达利豆本豆植物基乳酸菌饮料，实现了发酵豆乳产品国产菌株的突破；以副干酪乳杆菌PC-01开发的蒙牛“优益C”乳酸菌饮料，打破了此类产品菌种完全依赖进口的局面。
