週刊サイエンストーク｜小さな乳酸菌もすごいことをする

乳酸菌は人間にとって非常に「優しい」タイプの細菌です。それらは人々を病気にしないだけでなく、私たちの健康を改善することもできます。日常生活では、そこから作られた製品をよく目にします。

ラクトバチルス・プランタラムは乳酸菌の一種で、一般的なプロバイオティクスの 1 つです。食品、動物飼料、工業生産、ヘルスケアなどの分野で広く使用されています。

しかし、すべてのラクトバチルス・プランタラムが人間に利用できるわけではありません。一部の菌株は比較的脆弱で、強酸や高塩分の環境に遭遇するとストレス反応を引き起こし、それが直接的に生理活動に影響を及ぼし、発酵性能を低下させる可能性があります。これには、優れた菌株だけでなく、その生産をサポートし、生​​産パフォーマンスを最大化するための対応する発酵技術も必要です。

これらの問題に直面して、江南大学食品科学工学部の陳偉教授のチームは、中国原産のプロバイオティクスの収集、選別、整理、徹底的な研究を開始しました。長年の努力の末、彼らは優れた性能を持つラクトバチルス・プランタラムのいくつかの菌株を育成しただけでなく、対応する発酵技術の開発にも成功しました。最終的に、陳偉教授が率いる科学研究プロジェクト「ストレス耐性ラクトバチルス・プランタラムの標的育種と発酵のキーテクノロジー」が、2018年の国家技術発明賞の2等賞を受賞しました。

食べ物から食べ物へ

中国の長い歴史と豊かな食文化は、ラクトバチルス・プランタラムの研究に多くの機会を与えてくれます。全国各地の個性豊かな発酵食品が集まり、まさに資源の宝庫となっています。陳偉教授のチームは、数多くの伝統的な発酵食品を収集し、スクリーニングするために精力的に作業し、キムチ、熟成酢、発酵パン生地などのさまざまな発酵食品から、高酸性、高塩分の環境に耐性のあるラクトバチルス・プランタラムの菌株を2,100種以上分離しました。

研究チームは、ラクトバチルス・プランタラムのさまざまな環境条件に対する耐性メカニズムをさらに探究するために、複数の細菌株の全ゲノムをマッピングし、重要な遺伝要素を特定し、これに基づいてさまざまな指向性育種技術とプロバイオティクス機能評価モデルを開発しました。この過程で、酸、塩、胆汁酸塩、低温、重金属などに対する耐性に優れた機能性菌株を獲得しただけでなく、標的スクリーニングを通じて、重金属毒性の緩和、病原細菌感染の拮抗、生物毒素の危険性の低減など、優れた生理機能を持つラクトバチルス・プランタラム菌株7株を獲得し、わが国におけるこの分野の空白を埋めました。

発酵技術を最適化し生産パフォーマンスを向上

優れた細菌株を入手することに加えて、ラクトバチルス・プランタラムの生産能力を刺激するには、高度な発酵技術に頼ることも必要です。陳偉氏のチームは、ラクトバチルス・プランタラムの優れた発酵性能を最大限に発揮させるために、多菌株二段階複合発酵法と多菌株相乗発酵法を考案しました。多菌株二段階複合発酵法は、ラクトバチルス・プランタラムを複数の他の菌株と組み合わせて使用​​し、好気性発酵と嫌気性発酵によって飼料原料を発酵させる方法です。この方法で加工された飼料は栄養価が高くなるだけでなく、飼料の嗜好性も大幅に向上します。多菌株共生発酵法は、タンパク質加水分解細菌とラクトバチルス・プランタラムを共生発酵に利用することで、発酵乳中のラクトバチルス・プランタラムの生育不良の問題を解決し、発酵乳製品の製造における応用を大幅に拡大します。ブライトデイリーはこの技術を基に、年間生産量20万トンの新たなプロバイオティクス発酵乳生産ラインを確立した。関連製品の売上高は2017年に11.4億元に達しました。陳偉教授のチームの成果は世界中で複数の発明特許を取得しています。開発された関連製品は、我が国のプロバイオティクス産業の中核競争力を強化しただけでなく、消費者により多くの選択肢を提供しました。

（文：四川大学博士、牛明澤。専門家：中関村国科現代農業産業科学技術イノベーション研究所研究司書、唐波）

中国科学技術協会科学普及部

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