陈卫:小菌种 大梦想

人物简介

陈卫,1966年生于江苏扬州。中国工程院院士、江南大学副校长、国家功能食品工程技术研究中心主任。主要从事食品微生物资源挖掘及功能食品产业化应用相关研究。

益生菌除了可以调理肠道健康、增强人体免疫力外,还可以和人体的“微生物器官”——肠道微生物紧密互动。它除了“去铅”“除镉”,还能影响我们的神经、代谢系统,对代谢综合征、情绪异常等问题有潜在调节作用。

2019年11月,江南大学副校长陈卫凭借其在益生菌领域做出的“非常厉害的成果”,当选中国工程院院士。这位低调而淳朴的科学家和他的益生菌研究,也因此走进公众视野。

做“无人知晓”的基础研究

“人体有海量的菌群、上百万亿的肠道微生物。随着人们对肠道菌群研究的不断深入,科学家发现肠道微生物既受年龄、种族等生理状态的影响,也会被膳食等外部因素改变,与健康息息相关。”谈到自己的研究领域,陈卫如数家珍。

“益生菌的作用很多,也很重要,包括去除食源性危害因子、维持肠道微生态平衡、辅助调节‘脑—肠’轴等。”陈卫补充说,益生菌发挥着健康调剂的作用,可用于食品、部分药物。目前这方面有很多研究,也有少量商业化的产品。

改革开放之初,人们的主要诉求是填饱肚子。直到上世纪90年代,益生菌研究还是个冷门,“很少有人知道这样一个产业”。

“我的主要研究领域是食品微生物。当时,我认识到益生菌对健康很有帮助,就隐约意识到将来人们对此会有很大的需求。”陈卫相信,随着社会发展,人们的健康需求会越来越旺盛。

前瞻的眼光和开放的头脑使陈卫敏锐地意识到这个行业一定有未来。于是,他带领团队成为国内最早一批益生菌研究者。

益生菌研究的难点之一是菌种筛选,需要到各地对传统发酵食品、健康人群等样本进行收集整理,投入大,工作量大,不容易发论文、出成果。但是,陈卫团队心无旁骛、踏踏实实地做着这些“无人知晓”的研究。

经过10多年的积累,直至2007年研究才取得突破,“功能性益生乳酸菌高效筛选及在发酵乳制品中的应用”获得教育部科技进步奖一等奖,2009年又获得国家科技进步奖二等奖。

选育有特色的优势菌种

益生菌是个“舶来品”。上世纪60年代,国外就开始商业化生产益生菌产品。当陈卫开始益生菌研究的时候,菌种资源和技术基本被国外企业垄断,这让他产生了自己选育菌种的想法。

“选育益生菌就像挑选运动员,往往需要‘万里挑一’。”陈卫说,“我们开始研究的时候,国外已经有了成熟的产品,所以就想选育基于我国资源特色的菌种。”

人体消化道内有天然“屏障”,比如胃酸,它会帮助人们抵御外来侵害。人们有时误食不洁净的食品却没有生病,原因之一就是胃酸帮人们消灭了一些入侵的细菌。但是,胃酸在杀死细菌的同时,也会杀死益生菌。

“好的益生菌要能抵御胃酸的杀伤。”陈卫说,“因此,我们在筛选菌种时尤其要考虑其耐胁迫特性。”

泡菜是发酵产品,其中有大量的乳酸菌(很多类乳酸菌都可被应用为益生菌)。在四川、重庆、江苏等地,民间使用一种“老坛”来泡菜。老坛长期使用,其中高酸、高盐,环境渗透压比较高。陈卫据此判断,长期生存在老坛里的乳酸菌,应该有更好的生理特性。

“在建立益生菌资源库的时候,陈老师提出应重视泡菜这种样本来源,从泡菜中筛选出的菌株可能有较好的耐胁迫能力,在胃肠道的存活能力更强,益生功能更优秀。”陈卫的学生、博士毕业后留在陈卫团队任教的副教授翟齐啸说。

确定思路后,陈卫就带领几位年轻教师和研究生,多次前往四川、重庆,深入乡镇居民家中采集不同的泡菜样本。

“半年间,我们的足迹遍布四川、重庆的全部乡镇,采集样品800多份。”翟齐啸说。他们通过建立高通量的筛选模型和功能评价体系,最终从中分离得到一系列优良菌株,相关研究成果获得2018年国家技术发明奖二等奖。目前,相关菌株和专利技术已在企业实现产业化应用,获得了良好的经济效益和社会效益。

二十世纪末,环境污染导致重金属暴露的风险增加,“铅中毒”“镉大米”等事件时有发生,陈卫又开始思考用益生菌膳食干预的方法来减除人体重金属。

在研究论证益生菌干预策略可行后,研究人员迅速行动,从特异性吸附和耐受重金属菌株的筛选开始,历时5年多,选育出具有体内生物减除铅毒性功能的植物乳杆菌CCFM8661,并获得中、美等国的发明专利授权,这是世界上减除重金属方面的首个益生菌专利。

随后,该团队又选育出具有生物减除镉毒性功能的植物乳杆菌8610,获得中、美、加、澳、韩等多个国家专利授权,并获得第十七届中国专利奖金奖。

上述菌株能减少消化道对重金属的吸收,缓解重金属暴露对机体造成的应激和损伤,有助于体内重金属排出。这些菌株专利的产业化,可为消费者提供预防和干预重金属暴露的新型食品。

建好平台让团队发光

陈卫有一个奇怪的感觉,“一进入实验室坐到自己的办公桌前,心里就感到很踏实”。他告诉记者,自己年轻时常常是“五加二”“白加黑”,即便是周末、节假日也经常在实验室中度过。

如今,陈卫带领了一支由近30名教师、200名研究生组成的“益生菌理论与技术”研究团队。他言传身教,告诫团队成员要“抓住国家和社会的重大需求攻坚克难,并聚焦目标,坐稳‘冷板凳’”。

陈卫将青年教师比作“选种育种”阶段,这个阶段很辛苦又不可或缺。对团队青年教师,陈卫坚持分类培养,让合适的人做合适的事情。“有人擅长偏基础的研究,有人擅长产品开发,也有人擅长管理,建好平台让大家各展所长。”

“在日常工作中,陈老师尤其注重对青年教师和学生科研能力的培养。从树立严谨的科研态度、培养创新思维方式和把握国际前沿的能力,到论文中标点符号的修改,陈老师都倾注了大量心血。”谈及自己的成长,江南大学教授、已在陈卫团队工作了15年的陈海琴说,“陈老师始终把培养学生的创新思维能力、学习能力、实际动手能力放在首位。”

为培养学生的实践能力,陈卫聘请企业专家担任兼职导师,让学生了解来自生产一线的经验技术和科研需求。他主持的“食品学科创新实践链式教育人才培养模式研究与实践”项目分别于2013年和2014年获江苏省教学成果奖特等奖和国家教学成果奖一等奖。

从筛选、培育优势益生菌菌株到对其进行功效探索,陈卫团队前瞻判断、准确把握食品科技风向标。

今天,他们不仅从全基因组生物信息分析层面进行现有功能菌株的耐药性、安全性评估,也深入挖掘“下一代益生菌”,阐明益生菌的更多生理功能机制,让更多的人用上更好的益生菌。