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旅居空间站的益生菌即将“回家” 它们和地球上的“兄弟”还一样吗

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信息新报 2021-09-16 18:07
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来自云南的22株乳业鲜活菌与航天员一同进入太空3个月后,即将返回地球。神舟十二号载人飞船2021年6月17日9时22分飞向太空,成功进入天宫空间站。22株乳业鲜活菌与航天员一同进入太空,其中11株已进行国家菌株专利登记保藏。益生菌随“神舟”飞天,在普通人看来是件新鲜事儿,而在专业人士看来,把太空当作“实验室”,无论从科研角度,还是从乳业发展角度,都有着重要意义。

益生菌对生存环境要求极为苛刻

益生菌一词最早来源于希腊语,意思是“对生命有益”,指可改善宿主(如动物或人类)肠内微生态的平衡,并对宿主有正面效益的活性微生物。时至今日,益生菌可以说成为“全民保健品”,种类繁多,能满足不同年龄阶段人的需求。科学、适当补充益生菌对人体有益。

据了解,益生菌对生存环境要求极为苛刻。如抗过敏益生菌主要以双歧杆菌和乳杆菌作为主要菌种,其中双歧杆菌属于厌氧菌,对氧的敏感性较强,最适合生长于37―41℃的环境当中,最低生长温度应保持在25―28℃,pH值应保持在6.5―7.0,高于8.5或低于4.5均不适宜存活。乳杆菌属于微厌氧,比较适合在5%―10%一氧化碳环境当中生长,最适宜的生长温度在30―40℃,pH值应保持在5.5―6.2,在pH值为3.5左右,仍然可以生长,但活性会严重下降。但如果温度高于40℃,益生菌可能就会较快死亡。

华润江中制药集团有限责任公司的益生菌曾参与长征5号B火箭相关太空试验,该公司研发部总经理刘文君告诉科技日报记者,益生菌都是从大自然中分离出来的,如奶制品、健康母乳等,分离出来之后保藏再进行鉴定。“分离出来后的益生菌在低温环境下会处于休眠状态,冻存在安瓿管中放置于零下80℃的冰箱内,长的可以存活10―20年,有的则会短些。”刘文君说。

益生菌“上天”为的是更快变异

在太空中,菌类会发生变化,如沙门氏菌在太空微重力环境中会变得更强壮,毒性更强。

“太空中微重力的环境和辐射都会导致益生菌发生变异,让其富有特定功能。”刘文君说,益生菌在太空环境里需要一定辐射剂量去诱变。“飞行的距离和时间都有关系,时间距离越长,辐射越大,如长征5号B火箭益生菌试验仓里的辐射当时已经达到128rad/si。”刘文君说。

“菌种的变异是一个十分漫长的过程,在地球环境中几百年才会出现变异,但在太空里或许几天就能实现,换句话说,借助太空能加快育种步伐。”乳品专家曹明是认为,益生菌“上天”是具有科学探索价值的“搭车”试验。

益生菌“上天”后除了会变异还会影响活性吗?2016年4月,在太空探索技术公司的“天龙号”飞船上开展了益生菌胶囊储藏试验。方法是将同样的胶囊分成两组:一组“上天”,在国际空间站上停留一个月;另一组老老实实地在地面储藏一个月。实验完成后,对两组益生菌胶囊进行分析。结果证实,国际空间站的胶囊中,活性益生菌数量与地表胶囊中的益生菌数量相当,说明太空环境对益生菌没有明显影响。《天文学报》曾刊登一篇来自美国国家航空航天局约翰逊宇宙中心多位科学家研究文章,该研究表明,益生菌至少一种菌株可在太空微重力环境下表现出的功能与在地球上一样,可维持肠道内菌群平衡。

菌种返回后会接受针对性筛选

将益生菌送上太空做实验,这是为何?事实上,由于国内乳酸菌产业相对起步较晚,目前国内乳品企业生产酸奶大多使用进口品牌的乳酸菌菌种,菌种采集、培育、分离技术都是由外国企业垄断。

据了解,此次“上天”的菌种来自皇氏来思尔乳业。在培育“民族芯”菌种之后,该企业并没有停止对于菌种的探索,现已从云南本土采集多样性微生物1008个样本中筛选出10400株本土原生代菌株,已对8040株菌种经16srRNA测序鉴定,有50多株具备开发潜质,通过科技创新自主选育了9株乳酸菌菌株并进行技术转换应用于生产。

“菌种进行空间育种返回后,我们会对菌株进行发酵特性、风味特性、具有益生功能的代谢产物及遗传稳定性等方面进行针对性的筛选,以获得更优质的乳酸菌菌种。与此同时,通过研究具有不同特性的菌株间的共培养发酵系统,开发出更具特色化的、适合中国人体质的产品。”云南省乳制品发酵工程技术研究中心主任马万平介绍。

马万平说,本次参与中国载人航天工程开展太空育种科研项目,就是为了利用太空特殊的环境诱变作用,使菌种产生变异,再返回地面培育微生物新菌种,促使我国益生菌菌种选育取得一些突破。

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