利用太空特殊環(huán)境使菌種產(chǎn)生變異 旅居空間站益生菌即將“回家”

來自云南的22株乳業(yè)鮮活菌與航天員一同進入太空3個月后，即將返回地球。神舟十二號載人飛船2021年6月17日9時22分飛向太空，成功進入天宮空間站。22株乳業(yè)鮮活菌與航天員一同進入太空，其中11株已進行國家菌株專利登記保藏。益生菌隨“神舟”飛天，在普通人看來是件新鮮事兒，而在專業(yè)人士看來，把太空當(dāng)作“實驗室”，無論從科研角度，還是從乳業(yè)發(fā)展角度，都有著重要意義。

益生菌對生存環(huán)境要求極為苛刻

益生菌一詞最早來源于希臘語，意思是“對生命有益”，指可改善宿主(如動物或人類)腸內(nèi)微生態(tài)的平衡，并對宿主有正面效益的活性微生物。時至今日，益生菌可以說成為“全民保健品”，種類繁多，能滿足不同年齡階段人的需求?？茖W(xué)、適當(dāng)補充益生菌對人體有益。

據(jù)了解，益生菌對生存環(huán)境要求極為苛刻。如抗過敏益生菌主要以雙歧桿菌和乳桿菌作為主要菌種，其中雙歧桿菌屬于厭氧菌，對氧的敏感性較強，最適合生長于37—41℃的環(huán)境當(dāng)中，最低生長溫度應(yīng)保持在25—28℃,pH值應(yīng)保持在6.5—7.0，高于8.5或低于4.5均不適宜存活。乳桿菌屬于微厭氧，比較適合在5%—10%一氧化碳環(huán)境當(dāng)中生長，最適宜的生長溫度在30—40℃，pH值應(yīng)保持在5.5—6.2，在pH值為3.5左右，仍然可以生長，但活性會嚴重下降。但如果溫度高于40℃，益生菌可能就會較快死亡。

華潤江中制藥集團有限責(zé)任公司的益生菌曾參與長征5號B火箭相關(guān)太空試驗，該公司研發(fā)部總經(jīng)理劉文君告訴科技日報記者，益生菌都是從大自然中分離出來的，如奶制品、健康母乳等，分離出來之后保藏再進行鑒定。“分離出來后的益生菌在低溫環(huán)境下會處于休眠狀態(tài)，凍存在安瓿管中放置于零下80℃的冰箱內(nèi)，長的可以存活10—20年，有的則會短些。”劉文君說。

益生菌“上天”為的是更快變異

在太空中，菌類會發(fā)生變化，如沙門氏菌在太空微重力環(huán)境中會變得更強壯，毒性更強。

“太空中微重力的環(huán)境和輻射都會導(dǎo)致益生菌發(fā)生變異，讓其富有特定功能。”劉文君說，益生菌在太空環(huán)境里需要一定輻射劑量去誘變。“飛行的距離和時間都有關(guān)系，時間距離越長，輻射越大，如長征5號B火箭益生菌試驗倉里的輻射當(dāng)時已經(jīng)達到128rad/si。”劉文君說。

“菌種的變異是一個十分漫長的過程，在地球環(huán)境中幾百年才會出現(xiàn)變異，但在太空里或許幾天就能實現(xiàn)，換句話說，借助太空能加快育種步伐。”乳品專家曹明是認為，益生菌“上天”是具有科學(xué)探索價值的“搭車”試驗。

益生菌“上天”后除了會變異還會影響活性嗎?2016年4月，在太空探索技術(shù)公司的“天龍?zhí)?rdquo;飛船上開展了益生菌膠囊儲藏試驗。方法是將同樣的膠囊分成兩組：一組“上天”，在國際空間站上停留一個月;另一組老老實實地在地面儲藏一個月。實驗完成后，對兩組益生菌膠囊進行分析。結(jié)果證實，國際空間站的膠囊中，活性益生菌數(shù)量與地表膠囊中的益生菌數(shù)量相當(dāng)，說明太空環(huán)境對益生菌沒有明顯影響?！短煳膶W(xué)報》曾刊登一篇來自美國國家航空航天局約翰遜宇宙中心多位科學(xué)家研究文章，該研究表明，益生菌至少一種菌株可在太空微重力環(huán)境下表現(xiàn)出的功能與在地球上一樣，可維持腸道內(nèi)菌群平衡。

菌種返回后會接受針對性篩選

將益生菌送上太空做實驗，這是為何?事實上，由于國內(nèi)乳酸菌產(chǎn)業(yè)相對起步較晚，目前國內(nèi)乳品企業(yè)生產(chǎn)酸奶大多使用進口品牌的乳酸菌菌種，菌種采集、培育、分離技術(shù)都是由外國企業(yè)壟斷。

據(jù)了解，此次“上天”的菌種來自皇氏來思爾乳業(yè)。在培育“民族芯”菌種之后，該企業(yè)并沒有停止對于菌種的探索，現(xiàn)已從云南本土采集多樣性微生物1008個樣本中篩選出10400株本土原生代菌株，已對8040株菌種經(jīng)16srRNA測序鑒定，有50多株具備開發(fā)潛質(zhì)，通過科技創(chuàng)新自主選育了9株乳酸菌菌株并進行技術(shù)轉(zhuǎn)換應(yīng)用于生產(chǎn)。

“菌種進行空間育種返回后，我們會對菌株進行發(fā)酵特性、風(fēng)味特性、具有益生功能的代謝產(chǎn)物及遺傳穩(wěn)定性等方面進行針對性的篩選，以獲得更優(yōu)質(zhì)的乳酸菌菌種。與此同時，通過研究具有不同特性的菌株間的共培養(yǎng)發(fā)酵系統(tǒng)，開發(fā)出更具特色化的、適合中國人體質(zhì)的產(chǎn)品。”云南省乳制品發(fā)酵工程技術(shù)研究中心主任馬萬平介紹。

馬萬平說，本次參與中國載人航天工程開展太空育種科研項目，就是為了利用太空特殊的環(huán)境誘變作用，使菌種產(chǎn)生變異，再返回地面培育微生物新菌種，促使我國益生菌菌種選育取得一些突破。(魏依晨)

關(guān)鍵詞： 太空特殊環(huán)境 菌種 變異 旅居空間站