生命科學學院
“漿水微生物資源開發(fā)與利用”團隊
從西北民間傳承數(shù)百年的漿水中
提取出“痛風克星”GR-5益生菌
并通過工藝優(yōu)化產(chǎn)出了
低嘌呤益生菌啤酒——“漿水啤酒”
這個名為
“漿水益生菌輔助發(fā)酵低嘌呤啤酒”的項目
斬獲
中國研究生“美麗中國”創(chuàng)新設(shè)計大賽
全國一等獎
01一方水土養(yǎng)一方菌，地方飲食暗藏健康密碼
“我們常說‘一方水土養(yǎng)一方人’，西北地區(qū)的漿水面?zhèn)鞒辛藬?shù)百年，當?shù)厝罕婋m然食用較多牛羊肉，但痛風發(fā)病率卻較低。”團隊負責人王澤民談起科研靈感。這讓團隊聯(lián)想到傳統(tǒng)發(fā)酵食品中可能蘊含著獨特的健康密碼，團隊經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)食用漿水面的頻率與痛風發(fā)病率呈負相關(guān)。
“漿水是西北地區(qū)特有的乳酸菌發(fā)酵食品，用芹菜、包菜這些家常蔬菜自然發(fā)酵而成。”團隊成員劉舜漯解釋道，“別小看這種土方法，其實里面藏著個微生物小分隊。我們實驗室發(fā)現(xiàn)，漿水里的’益生菌特工’（植物乳桿菌GR-5）能在腸道里搞大掃除———它們就像清潔工，可以把吃進體內(nèi)的嘌呤垃圾（嘌呤核苷）分解掉。更厲害的是，這些益生菌干活時產(chǎn)生的‘健康小分子’（短鏈脂肪酸），還能給尿酸工廠的生產(chǎn)線斷電。我們拿小白鼠做實驗時，喂了高濃度菌群的組，血液里的尿酸值明顯下降了。”
目前痛風藥物治療會帶來較為嚴重的肝腎負擔，并且無法長效降低尿酸水平。急性痛風發(fā)作與飲酒緊密相關(guān)，而現(xiàn)有低嘌呤啤酒多采用原料替換法（如大麥芽替代），導致風味喪失。
團隊創(chuàng)新性地提出“微生物原位降解”策略———在傳統(tǒng)啤酒發(fā)酵體系中引入功能益生菌，直接降解麥芽中的嘌呤前體物質(zhì)。這一思路既保留啤酒原有風味，又實現(xiàn)嘌呤控制。通過對比實驗，發(fā)現(xiàn)GR-5菌株在麥芽汁中展現(xiàn)獨特的嘌呤核苷分解能力，最終確立其在啤酒發(fā)酵體系中的核心地位。
從漿水中篩選可降解嘌呤類物質(zhì)的功能益生菌GR4-45的過程并非一帆風順。
“篩選過程就像‘大海撈針’”，團隊成員鄧錦波說道。團隊首先模擬腸道環(huán)境培養(yǎng)漿水微生物，觀察哪些菌能“吃掉”嘌呤；再從成百上千種菌里挑出效率最高的候選者。
實驗中最大的挑戰(zhàn)是既要讓菌株在啤酒發(fā)酵環(huán)境中存活，又不能讓啤酒變酸變味。比如有些菌雖然能降嘌呤，但會破壞啤酒風味，團隊反復調(diào)整工藝，最終找到GR-5這個“多面手”———既適應釀酒環(huán)境，又能默默“清理”有害物質(zhì)。
在實驗過程中，菌株也會出現(xiàn)“水土不服”的狀況———實驗室表現(xiàn)良好的菌株，放到實際釀酒環(huán)境中就“罷工”。團隊通過改良培養(yǎng)條件，讓菌株逐步適應啤酒的酸度和酒精度，“就像給運動員做適應性訓練。”團隊成員王星解釋道。另外團隊會嚴格確保生產(chǎn)安全性，排除可能產(chǎn)生有害代謝物的菌株，最終讓GR-5漿水啤酒既穩(wěn)定又安全。
團隊合照|圖源：蘭州大學
02一味漿水解難題，產(chǎn)學研融合辟新徑
身為團隊負責人的王澤民，他對科研的堅定與熱情始于李祥鍇教授的一場講座。“李祥鍇了老師分享了團隊的一項重要研究成果———利用漿水可降低小龍蝦重金屬殘留。他們將科研成果切實運用于解決實際生活問題，為無數(shù)喜愛吃小龍蝦的老百姓減輕了健康憂慮。”王澤民說。
這種將科研成果落地生根的方式，深深吸引了王澤民。彼時的他第一次觸摸到科研的溫度：
“原來實驗室里的微小菌株，真的能夠化作解決生活難題的關(guān)鍵鑰匙。”
懷揣著這份將科研成果轉(zhuǎn)化為實際產(chǎn)品的執(zhí)著，他毅然踏上了攻讀生物與醫(yī)藥學碩士的求學之路。如今，王澤民攜手團隊成員們，正持續(xù)不懈地推動漿水產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈乘風破浪、蓬勃發(fā)展。
回首團隊一路走來的漫漫征途，王澤民認為“穩(wěn)扎穩(wěn)打”這四個字最為貼切。“在我們實驗室，項目的推進就像齒輪的咬合運轉(zhuǎn)，每一步都遵循著嚴格且周密的計劃。月度計劃表上，清晰羅列著項目的許多關(guān)鍵節(jié)點。無論是菌株轉(zhuǎn)接的時間節(jié)點，還是平臺預約的按期執(zhí)行，亦或是成果測定的嚴格步驟，皆環(huán)環(huán)相扣，不容有絲毫差錯。”王澤民談及實驗室工作流程時，那專注而堅定的眼神，仿若一面澄澈的鏡子，同樣映射出整個團隊一絲不茍、有條不紊的精神風貌。
為確保項目進度穩(wěn)步推進，王澤民與團隊成員全身心投入長達174個月的科研馬拉松，幾乎放棄了所有節(jié)假日。實驗室里，燈光常常徹夜長明，儀器設(shè)備不知疲倦地持續(xù)運轉(zhuǎn)，他們忙碌的身影在其中穿梭。李祥鍇亦被同學們的熱誠深深觸動：“我們的同學參與度和自覺性都非常高，他們就像我悉心栽培的樹苗，我期待著他們能以挺拔之姿示人。欣慰的是，每個人都展現(xiàn)出無比積極的精神面貌。”
在制作微生物生長曲線的那段日子里，團隊成員肩負著244小時不間斷記錄數(shù)據(jù)與信息的重任。每一個數(shù)據(jù)點都承載著項目的關(guān)鍵信息，可能是微生物在特定時段的生長情況，也可能是其在不同環(huán)境下的形態(tài)變化。令教授感慨道，“我常常在凌晨一兩點，還能收到孩子們發(fā)來的信息，有時我因工作睡得晚，還能即刻和他們一起討論”。
從實驗室里那僅有幾毫升的樣品，到現(xiàn)代化生產(chǎn)線上的成噸產(chǎn)品，其間每一步的跨越都是突破。當他們首次帶著實驗室成果與生產(chǎn)線對接時，就遭遇了產(chǎn)業(yè)化路上的“攔路虎”———工業(yè)化環(huán)境下菌株活性驟降至萬分之一。
為了確保益生菌在工業(yè)化生產(chǎn)中存活，他們進行了長達6個月的嘗試，從優(yōu)化糖化與發(fā)酵參數(shù)，到控制接種順序，改變發(fā)酵溫度，他們一次次從本部校區(qū)奔往啤酒廠。
最初直接加入益生菌時，啤酒口感宛如酸湯，大家笑言：“這哪是漿水啤酒，分明是‘漿水本人’。”經(jīng)反復嘗試，他們發(fā)現(xiàn)酵母和益生菌恰似兩位風格迥異的廚師，同時下廚便會“打架”。于是他們巧妙調(diào)整了步驟：先讓酵母完成主要發(fā)酵，釀出酒香和泡沫，再請益生菌“接力”清理嘌呤，讓益生菌和酵母菌“和平共處”，避免營養(yǎng)爭奪。
隨著項目按計劃推進，時間來到了比賽現(xiàn)場，這也是讓團隊深感困難與壓力的一刻。王澤民回憶道，初賽展示時長為八分鐘，而前往云南農(nóng)業(yè)大學參加決賽的前一晚，突然接到通知，需將展示時長壓縮至五分鐘，項目展示內(nèi)容近乎減半。晚上九點才回到住處的團隊成員們，挑燈夜戰(zhàn)，緊急修改PPT4和演講稿。那個夜晚，充滿了緊張與壓力，卻也閃耀著團隊心往一處想的精神風貌。
項目團隊長期以來積累的實驗經(jīng)驗也給了王澤民和成員信心與底氣，“師兄師姐們打下了深厚的基礎(chǔ)，他們有著豐富的項目經(jīng)驗。正是因為得到過他們的悉心點撥和指導，我們才得以‘站在巨人的肩膀上’取得突破。”就像前輩們曾經(jīng)指導自己一樣，王澤民也時常在工作中帶領(lǐng)著實驗室里的低年級同學，他表示，“在實驗操作中，新手很可能忽視無菌操作或者錯漏實驗順序，這些問題都需要我們這些‘老人’及時發(fā)現(xiàn)并引導。”這種“老帶新”的工作模式，也讓整個團隊的氛圍變得溫馨而親近。他們深知，自己所走的每一步，都承載著前輩的期望，也將為后來者鋪就前行的道路。在科研的傳承之路上，他們正續(xù)寫著屬于自己的精彩篇章。
團隊宣傳展板|圖源：蘭州大學
03從實驗室到市場，漿水啤酒的產(chǎn)業(yè)化征程
“我們不是簡單提取單一菌種，而是尊重傳統(tǒng)發(fā)酵中微生物群落的協(xié)同作用。就像保護一片森林，不僅用好‘明星樹種’GR-5，還保留整個漿水微生物生態(tài)的智慧。”令楨民老師介紹道，這種“用傳統(tǒng)守護現(xiàn)代”的模式，既避免生物資源流失，又為鄉(xiāng)村特色產(chǎn)業(yè)提供科技支撐。
在熱氣騰騰的生產(chǎn)車間里，團隊成員與經(jīng)驗豐富的啤酒廠老師傅們一同俯身在設(shè)備間，反復驗證實驗成果。團隊成員劉舜漯回憶起他們在甘肅本地酒廠做中試（產(chǎn)品正式投產(chǎn)前的試驗）時的場景，依然歷歷在目，他記得第一批生產(chǎn)出的漿水啤酒新鮮出爐時，老鄉(xiāng)們品嘗后點頭贊嘆道：“這啤酒有咱西北的根！”那質(zhì)樸而真摯的語言，如同一束溫暖的光，照亮了他們在實驗室忙碌的每個日夜。
他們巧妙融合鄉(xiāng)土智慧與現(xiàn)代技術(shù)，“用傳統(tǒng)守護現(xiàn)代”，讓科研成果掙脫實驗室的狹小空間，走進老鄉(xiāng)們的釀缸，探索出一條契合鄉(xiāng)村振興需求、獨具特色的創(chuàng)新路徑———顯微鏡里的鑰匙，此刻真正旋動了產(chǎn)業(yè)化的巨鎖。這正契合了國家提倡的“健康中國”和“鄉(xiāng)村振興”戰(zhàn)略———用科學挖掘鄉(xiāng)土智慧，讓傳統(tǒng)飲食煥發(fā)新生，既保護文化遺產(chǎn)，又為地方特色產(chǎn)業(yè)升級提供新思路。
如今，“漿水啤酒”已進入上市倒計時。令楨民希望“我們的產(chǎn)品能像日本朝日啤酒一樣，從甘肅走向全球，讓世界看到中國科研的‘土辦法’與‘新智慧’。”這項研究為傳統(tǒng)發(fā)酵食品的現(xiàn)代化提供了范式。正如團隊在答辯中所說：“微生物多樣性是祖先留給我們的寶藏。當GR-5在啤酒中綻放活力時，我們不僅守護了一方水土，更在探索人類與微生物和諧共生的未來。一碗漿水面，一瓶啤酒，承載的不僅是西北人的飲食記憶，更是一群青年科學家對健康中國的創(chuàng)新詮釋。”在這場傳統(tǒng)與現(xiàn)代的對話中，蘭州大學團隊用微生物的“微力量”，書寫了生物多樣性保護與利用的“大文章”。而“漿水啤酒”的故事，才剛剛開始。
蘭州大學校報相關(guān)報道|圖源：蘭州大學
內(nèi)容來源｜蘭州大學校報第1128期
文字| 曹穎 張琛
編輯｜袁靜
校對｜黃芮博
責編｜李暉
審核｜張北辰 肖坤 李暉
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