旅居空間站的益生菌即將“回家” 它們和地球上的“兄弟”還一樣嗎
來自云南的22株乳業(yè)鮮活菌與航天員一同進(jìn)入太空3個(gè)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(shí)22分飛向太空,成功進(jìn)入天宮空間站。22株乳業(yè)鮮活菌與航天員一同進(jìn)入太空,其中11株已進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(dòng)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(shí)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(bǔ)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(qiáng),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(yán)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(tuán)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(yàn),該公司研發(fā)部總經(jīng)理劉文君告訴科技日報(bào)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(jìn)行鑒定!胺蛛x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!眲⑽木f。
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(qiáng)壯,毒性更強(qiáng)。
“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!帮w行的距離和時(shí)間都有關(guān)系,時(shí)間距離越長,輻射越大,如長征5號B火箭益生菌試驗(yàn)倉里的輻射當(dāng)時(shí)已經(jīng)達(dá)到128rad/si。”劉文君說。
“菌種的變異是一個(gè)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(shí)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(rèn)為,益生菌“上天”是具有科學(xué)探索價(jià)值的“搭車”試驗(yàn)。
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)枴憋w船上開展了益生菌膠囊儲藏試驗(yàn)。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(gè)月;另一組老老實(shí)實(shí)地在地面儲藏一個(gè)月。實(shí)驗(yàn)完成后,對兩組益生菌膠囊進(jìn)行分析。結(jié)果證實(shí),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(bào)》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(shí)驗(yàn),這是為何?事實(shí)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(jìn)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(gè)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(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)換應(yīng)用于生產(chǎn)。
“菌種進(jìn)行空間育種返回后,我們會對菌株進(jìn)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(jìn)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(shí),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!痹颇鲜∪橹破钒l(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(xiàng)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。