嫦娥太空菌：植物乳植杆菌CEGF-TKJ-006的选育、特性与应用研究

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植物乳植杆菌CEGF-TKJ-006是由古得宁母公司湖北嫦娥生物股份有限公司联合华中科技大学的科研团队，依托天然菌种筛选结合航天空间诱变育种技术培育的特色益生菌株。

植物乳植杆菌CEGF-TKJ-006是由古得宁母公司湖北嫦娥生物股份有限公司联合华中科技大学的科研团队，依托天然菌种筛选结合航天空间诱变育种技术培育的特色益生菌株。经太空诱变后，菌株的耐受性和代谢特性有较大的提升，是航天生物技术赋能益生菌产业的典型科研成果。

一、菌株溯源与太空诱变培育历程

1.1 原始菌种筛选

植物乳植杆菌是我国《可用于食品菌种名单》收录菌种，也被列入欧洲EFSA的QPS清单和美国FDA的GRAS清单。嫦娥生物&华中科技大学实验室研发团队采用MRS固体培养基，从45株植物乳植杆菌中进行筛选，通过高效液相色谱检测与耐受性测试，在pH3.0环境中存活率达65%，确定为太空诱变候选株。

本项目联合研发主体包含湖北嫦娥生物股份有限公司、华中科技大学生命科学与技术学院等多家单位，各方分工完成菌种筛选、太空搭载、地面复筛、安全性与功效试验等全链条研究工作。相关研发单位签订科研诚信承诺书（图1），承诺全部试验数据、研究资料真实客观，无伪造篡改行为。

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图1 项目承诺书

1.2 卫星搭载与菌种保藏

2024年9月28日，该菌株随“实践十九号”卫星升空，在轨13.5天期间暴露于微重力（10^-4~10^-6g）、宇宙辐射（200 mGy）环境。搭载样品制备：将菌株接种于MRS液体培养基（添加2%谷氨酸钠，GABA前体物质），培养至对数生长期（OD₆₀₀=1.0）后，离心收集菌体（6000×g，4℃，10分钟），用无菌PBS缓冲液重悬至浓度1×10¹⁰CFU/mL，分装于聚四氟乙烯密封管（每管1 mL），真空包装后与地面对照组（37℃静置）同步处理。卫星返回后，复苏率达72%，通过平板筛选获得“耐受性和代谢特性更强”的变异株（编号CEGF-TKJ-006）。

该菌种已于2025年3月17日正式存入中国典型培养物保藏中心（CCTCC，武汉大学），保藏编号：CCTCC NO：M 2025503；保藏中心于2025年3月24日完成菌种活性核验，菌株存活状态良好，法定保藏期限30年，保藏信息如下图2。

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图2

1.3 菌株生物学特征

1. 分类与形态

属于厚壁菌门、芽孢杆菌纲、乳酸菌科，分类归入植物乳杆菌属；革兰氏阳性、短杆状、不形成孢子、兼性厌氧/微需氧菌。

2. 环境耐受性

耐酸性：在pH3.0条件下存活率可达65%以上，能顺利通过胃酸环境到达肠道；

耐胆盐性：对肠道胆盐条件具有良好适应能力，存活率超过75%；

温度适应性：对高温有一定耐受性，适合食品加工环境。

3. 代谢特性

产酸能力强：作为乳酸产率最高的乳酸菌之一，代谢产生大量乳酸，使环境pH降低至4以下，抑制腐败菌生长；

异型发酵：能分解多种碳水化合物，产生乳酸、乙酸、丙酸等短链脂肪酸（SCFA）；

酶系丰富：具有β-葡萄糖苷酶、蛋白酶、纤维素酶等多种酶活性，可水解乳糖、分解蛋白质和多糖。

二、菌株的核心功能

太空综合诱变的环境辐射、微重力协同作用，诱变突变谱更广、有益突变概率更高；相较于人工化学诱变、紫外诱变，无化学试剂残留，菌株安全性不受影响，目前获得3项相关授权专利：（1）一种具有减轻红豆杉毒性的益生菌及其应用（ZL 2023 1 1726750.2）；（2）一种用于体重管理的多靶点干预生态共存益生菌组合（CN 2023 1 0017214.9）；（3）一种生态共存益生菌的筛选方法和系统（ZL 2023 1 0017210.0）。

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研究团队在以下功效上开展了多组科学试验：

2.1 调节肠道健康

2.1.1 体外抑菌，阻断有害菌肠道定植

抑菌实验结果显示（图3），植物乳植杆菌CEGF-TKJ-006对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌三类典型肠道致病菌形成清晰的抑菌圈，具备广谱抑制作用。进入肠道后快速降低局部pH，阻碍致病菌吸附、侵袭肠上皮，减少肠道腐败毒素生成，缓解腹胀、异常产气、腹泻等肠道不适。

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图3 植物乳植杆菌对大肠杆菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌的抑菌结果

2.1.2 修复结肠黏膜，强化肠道屏障的完整性

结肠组织形态显示（图4），正常组小鼠结肠壁均匀厚实、绒毛纤长排列紧密；高脂模型组绒毛破碎缩短、组织结构受损；经菌株干预后，小鼠结肠绒毛长度、隐窝深度显著提升，肠壁结构恢复完整，肠道吸收与屏障功能明显修复。

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图4 不同组小鼠结肠组织HE染色结果

2.1.3 重塑肠道菌群结构，恢复微生态平衡

16S rDNA高通量测序实验证实，植物乳植杆菌CEGF-TKJ-006可多层次校正高脂饮食紊乱的肠道菌群结构：

1. 菌群多样性提升：稀释曲线显示测序数据充足，Venn图结果表明（图5），菌株干预后小鼠肠道独有物种数量高于高脂模型组，菌群丰富度显著提升，菌群组成更贴近健康正常组；

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图5 小鼠粪便Venn图

2. 门水平菌群优化：如下图6，高脂模型组促肥胖、促炎症的厚壁菌门丰度大幅升高，有益的拟杆菌门、放线菌门丰度下降；补充菌株后，厚壁菌门丰度降低，拟杆菌门、放线菌门相对丰度回升，改善了能量过度吸收、肠道炎症的状态；

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图6 门水平菌群组成

3. 科/属水平富集有益菌：如下图7-8，显著提升了乳酸菌科、乳杆菌属、普雷沃氏菌科丰度，乳杆菌属在干预组中相对丰度达到34.45%，大量有益菌定植可持续抑制肠道有害菌增殖，构建稳定健康的肠道微生态环境。

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图7 科水平菌群组成

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图8 属水平菌群组成

2.2 提高免疫力，降低炎症

经动物试验验证，植物乳植杆菌CEGF-TKJ-006可提升机体免疫水平、减轻体内炎症反应。

1. 强化三层免疫功能

细胞免疫：中、高剂量组可提升脾淋巴细胞增殖能力，增强机体迟发型变态反应；

体液免疫：显著提升血清溶血素分泌，促进抗体生成；

先天吞噬免疫：碳廓清实验、巨噬细胞吞噬荧光微球实验显示（图9），中剂量组碳清除能力大幅提升，中、高剂量巨噬细胞吞噬活性显著升高（P<0.01），提升了机体清除异物、毒素的能力。

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** 表示 P<0.01，*** 表示 P<0.001，ns表示无显著性差异。

图9 对小鼠单核-巨噬细胞功能的影响

2. 作用机制

菌株定植肠道后优化菌群结构，代谢生成短链脂肪酸，加固肠道屏障，减少肠道炎症因子入血，有助于从源头降低全身慢性炎症；通过激活免疫细胞、平衡肠道微生态双重通路稳定免疫稳态。如下图10，试验证实该类菌株对NK细胞活性无明显干预作用，免疫提升效果集中于细胞免疫、体液免疫与巨噬细胞吞噬通路。

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ns表示无显著性差异

图10 对小鼠NK细胞活性的影响

2.3 调节糖脂代谢

动物实验证实，植物乳植杆菌CEGF-TKJ-006可多维度调节机体代谢，改善代谢紊乱，舒缓身体浊滞与代谢蓄积负担。

2.3.1 双向调节脂质代谢，改善代谢失衡

动物实验结果显示（图11-12），植物乳植杆菌可有效调节脂质代谢，显著降低机体体质量，下调血清、肝脏中总胆固醇、甘油三酯及低密度脂蛋白含量，提升高密度脂蛋白水平，改善高脂饮食导致的血脂异常与脂质堆积。

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A. TC 含量；B. TG 含量；C. HDL 含量；D. LDL 含量。不同小写字母

表示存在显著性差异（P<0.05）。

图11 不同组小鼠血清中脂质的含量（n=10）

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A. TC 含量；B. TG 含量；C. HDL 含量；D. LDL 含量。不同小写字母

表示存在显著性差异（P<0.05）。

图12 不同组小鼠肝脏中脂质的含量（n=10）

2.3.2 优化嘌呤代谢，舒缓饮食浊滞

菌株可调节肠道代谢微环境，辅助优化嘌呤代谢，减少嘌呤物质蓄积，缓解饮酒、高脂肉食饮食带来的身体沉滞感，改善应酬人群代谢不畅问题。

2.3.3 护肝调代谢，修护代谢损伤

该菌株可改善高脂饮食造成的脏器代谢负担，降低肝、肾、脾脏异常脏器指数，减少肝脏脂质沉积，修护脏器代谢损伤，温和养护代谢机能（表1）。

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注：同列不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。

表1 小鼠脏器指数测定结果（n=10）

2.3.4 调节糖质代谢，改善胰岛素抵抗

动物实验证实，植物乳植杆菌可有效改善糖代谢紊乱，提升机体糖耐量与胰岛素耐量，降低胰岛素抵抗指数，改善胰岛素信号传导异常，适配高糖、高脂饮食引发的代谢问题（图13-14）。菌株可激活体内PI3K/AKT胰岛素信号通路，上调关键功能蛋白表达，抑制糖异生关键酶活性，促进糖原合成，平稳调控血糖代谢水平（图15）。

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