突破产业“卡脖子”技术难题

“这蓝罐儿的奶粉咋这么贵？”“荷兰进口的，含益生菌。”电视剧《贫嘴张大民的幸福生活》中，自嘲“挣那么点钱都能攥出汗来”的张大民到超市为刚出生的儿子买奶粉，面对价格昂贵的进口奶粉，犯起了嘀咕。

“我国益生菌产业起步晚、开发比较落后，国内益生菌采用的菌种及其制剂和乳酸菌发酵剂几乎被国外企业垄断。”张兰威说，国内益生菌产业长期面临“缺芯少核”问题，具有自主知识产权且实现产业化的本土益生菌凤毛麟角，导致益生菌相关产品生产成本高，让老百姓直呼买不起。

“关键核心技术买不来，更要不来。”有了上个世纪90年代乳酸菌发酵特性及益生功能研究的基础，2020年开始，张兰威带领团队围绕益生乳酸菌产业化过程中三大“卡脖子”技术，即菌株资源发掘开发、高密度培养技术和制剂干燥技术，依托国家和山东省科技计划，展开了艰苦卓绝的攻关。

“这次攻关对我来说是一段刻骨铭心的经历。”团队成员、食品科学与工程学院青年教师张喆说，三年时间，张老师和团队成员只要不上课、不开会，就会待在实验室里，有时还通宵鏖战，想的、说的、做的，都是与项目有关的事儿。

食品科学与工程专业2021级博士生赵茂臻2018年开始，就在张兰威指导下开展功能益生菌方面研究。她做的与肥胖相关的功能菌株筛选与研究，是这次项目攻关内容之一，“攻关遇到‘拦路虎’有时候会沮丧，看到张老师信任鼓励的目光，就感到一切释然了。张老师就是我们团队的‘定海神针’。”“张老师很会调动大家情绪，他会讲自己的科研挫折，说说生活趣事，或者带我们一起打打乒乓球，帮大家提振精神，重新披挂上阵。”攻关中的点点滴滴，食品科学与工程专业2023级博士生刘靓记忆犹新。

2022年9月，“功能性益生菌定向筛选及其高活性产品开发的关键技术”项目完成，形成了以优良益生乳酸菌菌种—菌体高密度培养技术—制剂干燥技术为核心的高品质益生菌制剂产业关键技术体系。团队最终建成具有6000余株优良性状的发酵乳酸菌、益生乳酸菌菌株资源库，其中专利注册菌株38株。

“高密度培养核心技术使单位容积活菌数成几何倍增长，所获产品活菌数每毫升达到百亿级别。益生菌制剂干燥关键技术解决了冷冻干燥及喷雾干燥过程中乳酸菌活性损失的技术难题，大大提高了菌株存活率，制备的益生乳酸菌发酵剂产品干燥后存活率最大值达到84.2%；建立的喷雾干燥活性保护体系使菌株存活率达到93.5%。”团队成员、青年教师公丕民兴奋地说，经专家鉴定，项目有关成果填补了国内研究空白，达到国际先进水平。

“科研成果应该从实验室走向企业车间，推动产业发展。”张兰威说。益生乳酸菌制剂生产技术很快就在青岛根源生物技术集团有限公司、河北一然、北京弗蒙特、中创益科（上海）生物技术公司等益生菌企业分别实现转化。近3年再次连续转化到青岛根源生物、诺森生物技术有限公司等青岛本地企业，实现了乳酸菌制剂生产技术升级，创造纯利润6300余万元。技术还推广到伊利、蒙牛乳业等国内大型乳品企业，应用在益生菌食品、酸奶、乳酸菌饮料等产品中，显著提高了我国益生乳酸菌产业自主创新能力和技术水平，大大推动了益生乳酸菌行业进步。

“项目完成并不意味着研究止步。借助大数据构建益生菌基因库，使用信息化手段筛选菌株，通过分子模拟技术高通量筛选保护剂，是今后的主要研究方向。”接下来的工作，张兰威了然于心。

厚植在菌株里的家国情怀

“一方水土养一方人，其实一方水土也在养一方菌。”张兰威说，研究证明，本土优秀益生菌菌株更适合中国人，更能有效守护老百姓健康。

益生菌产品从一株菌开始。

研究本土益生菌，首先要采集样本建立菌株资源库。自上个世纪90年代，尤其是近20多年来，张兰威带着他的团队跋山涉水，远赴甘肃南部、内蒙古、新疆、青海和西藏等地牧区，走进农牧民家采集自然发酵乳样本。不管是人迹罕至的牧区，还是高海拔草原，都留下了他们寻找菌株的足迹。他们经历过刻骨铭心的高原反应，还曾邂逅沙尘暴等极端天气。有一次，他们在内蒙古牧区遭遇沙尘暴，当时沙尘肆虐，遮天蔽日，人一会儿就变得灰头土脸，嘴里衣领里全是尘土，风沙抽的脸生疼，但没有一人叫苦叫累，没有一人抱怨。大家心里就一个念头，早日筛选出中国自己的益生菌。

张兰威去外地出差至今保留一个习惯，遇到美味的奶制品，会用保温杯或者保鲜袋加冰保存作分析样本。有一次，他在外地遇到一种自酿酸奶，觉得很有特色，就买了两杯放在加冰的保温杯里，准备随身带回实验室作分析。不料，在机场安检时安检员不让带进候机厅，最后只能办理改签，打包托运带回。

功夫不负有心人。几年下来，张兰威和团队从牧区牛乳、马乳、驼乳、羊乳、牦牛乳、奶酪疙瘩等传统发酵乳制品以及酸浆、泡菜、米酒等自然发酵食品中采集到上万份样本。他们还大样本收集获得健康婴幼儿与腹泻、过敏等不良症状婴幼儿粪便及其对应的母乳，并利用生物信息学技术识别不同母乳及婴儿肠道菌群构成差异，对微生物多样性进行分析，并分离鉴定其中的乳酸菌菌株，确定其发酵特性和益生功能，最终建立了来源于传统发酵食品、母乳及婴幼儿粪便样品的特色益生菌菌株资源库。

如今，涵盖多种属的6447株自有特色益生乳酸菌菌株被保存在食品科学与工程学院功能性乳品与益生菌工程研究室的超低温保存箱里。“每一株菌株都凝结着张老师的心血，都是一个关于张老师和他的团队的故事。”张喆深有感触。他负责特色益生菌菌株资源库的保管工作，每天都要检查保存箱的工作状态，“菌株来之不易，容不得半点马虎”。

益生菌英文单词的前缀“pro”与“普罗”谐音，有“普通民众”之意。“我们最大的愿望就是希望自己研发的本土益生菌走上更多老百姓的餐桌，走进更多老百姓的日常。”张兰威深情地说，“我也因此对每一株菌株都注入了感情，都寄予了厚望。”

希望每一名学生成人成才

国家科技进步奖二等奖，教育部科技进步奖二等奖，黑龙江省科技进步奖一等奖……近年来，张兰威获得多项国家级和省部级科研奖励，可谓硕果累累。他还兼任中国畜产品加工研究会乳品加工分会理事长、常务理事，以及《食品科学》《食品安全质量检测学报》《中国乳品工业》《中国酿造》《现代食品科技》《农产品加工》《大豆通报》编委等多项学术职务。

“科研可以反哺教学。一名称职的大学教师，应该既能在实验室游刃有余，又能在三尺讲台挥洒自如。”张兰威喜欢讲课，他认为讲好本科生的课是教师的基本功，也是教师识别度很高的一张名片。无论出差归来风尘仆仆，还是刚从实验室出来一身疲惫，只要一走进教室，登上讲台，他就迅速转换角色，立刻充满激情。

张兰威以团队青年教师和博士生为主组织实验设计团队，以实验室作为教学实践平台，为本科生量身定制综合实验，使学生能够触摸到学科前沿。他还结合行业和社会热点采用案例教学和启发式教学，融入思政元素，激发学生学习兴趣。“张老师讲课很有感染力。他引用的小故事和小案例以小见大，既有高度，又有深度，还吸引人。”食品科学与工程专业2020级马雨晖大二时上过张兰威的食品添加剂课，“一学期下来，除了收获专业知识，感觉还很励志，专业兴趣更浓了，专业自信更强了。”

从教以来，张兰威一直坚持为本科生上课，开过食品工艺学、发酵食品工艺学和乳品工艺学等专业基础课。“专业课教师也要坚持‘五育并举’，落实好立德树人根本任务。有了优质本科生，才会有优质研究生。”只要不出差，张兰威绝少缺席本科生课堂。

在学校，张兰威喜欢到实验室站在学生身后看看。有学生实验操作不规范，无论是研究生还是本科生，他都会指出来，并亲自演示，直到学生改正、掌握。功能菌株挖掘过程涉及很多复杂基础理论研究，从综述的归纳到展望、从方案的设计与实施、从论文撰写的讨论和总结，张兰威总是不厌其烦地为团队青年教师和研究生一遍遍修改，和他们一次次讨论。“微信群经常会在半夜收到老师发回的修改文稿，往往早上刚醒来就会看见老师推荐的顶刊文献。他在尽心竭力引导我们成为有思想的科研人而不是工具人。”赵茂臻说。

教学科研之外，张兰威也有自己的兴趣爱好。打乒乓球就是他最喜欢的一项运动，偶有闲暇，他会跟青年教师和学生过过招。他喜欢唱歌，师生聚餐时会高歌几曲助兴。平常他还会带几样妻子制作的美食给学生品尝，公丕民求学时就曾在端午节吃过师母包的肉粽。“老师对待生活的态度感染着我们每个人。团队科研氛围和日常氛围特别融洽，这让我们感到研究生生活不止有‘三点一线’。看似零碎的生活片段，却是通往快乐星球的秘密通道。”张兰威的学生们这样评价自己的老师。

每年毕业季，是张兰威最幸福的时刻。看到学生踏上新岗位，开启新征程，他心中的职业荣誉感、自豪感油然而生。“张老师历来对学生‘扶上马，送一程’。每年临近毕业，他都会询问大家的毕业意向，然后再根据学生特点与特长，向科研院所、高等院校和大中企业推荐。”公丕民知道不少张兰威扶掖学生的故事。“让每个学生都成人成才，都适得其所，是为人师者本分。”张兰威如是说。

“千里之行，始于足下。我将始终心怀‘国之大者’，坚持为党育人、为国育才，将科学研究融入国家发展中，把论文写在祖国大地上，推动学术和产业的结合，研发出更多优质中国菌，造福中国老百姓。”站在新起点，张兰威豪情满怀。