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产学研合作不断深化 我国食品科技发展迎来“满园春色”

发表时间:2024-04-17  浏览次数:1028  
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食品工业,是轻工业的支柱产业,也是极其重要的民生产业。近年来,我国食品产业蒸蒸日上。2023年,我国食品规上企业营收9万亿元,利润近6200亿元。食品工业以占轻工业规上企业31%的份额,实现了超过40%的营收和利润。食品工业的稳定增长,离不开科技创新。在我国食品科技界和产业界的深度融合、不懈努力下,食品科研领域结出累累硕果。


4月8日,在于四川广元召开的中国轻工业联合会五届四次、中华全国手工业合作总社八届四次理事会上,国内多所高校、科研院所及相关企业合作完成的食品项目获颁2023年度中国轻工业联合会科学技术奖(以下简称“中国轻工联科技奖”)。这些获奖的食品项目来自哪些食品细分领域,实现了怎样的创新发展?本报记者就此采访了中国轻工联科技奖获奖单位的科技带头人,从他们的娓娓道来中,看见了我国食品科技发展的“满园春色”。


强化顶层设计,加快轻工业创新体系建设


为推动轻工业高质量发展,在中国轻工联近年来推进的“六大举措”“八大轻工”建设中,“科技创新”“创新轻工”均率先提出。


在增强创新能力建设方面,中国轻工联积极落实科技强国战略,强化顶层设计,加快轻工业创新体系建设;发挥21个国家重点实验室、34个国家工程技术研究中心的带动作用,提升创新“裂变”能力,推动平台向“高能级”迈进。中国轻工联完成科技成果鉴定217项,涉及领域22个;2023年轻工科技奖励工作,评出获奖项目191项,获奖比例38%,提名13项国家科技奖项目。


如今,轻工科技奖已成为京东等电商平台评价产品科技含量的重要指标之一。来自传统酿造食品、果汁等食品领域的多个项目获得2023年度中国轻工联科技奖。其中,由北京工商大学孙宝国院士团队牵头的“传统酿造白酒风味物质稳定合成的关键功能菌群组装发酵技术及应用”项目、由江南大学食品学院等高校及科研院所牵头的“传统酿造食品风味与功能导向关键调控技术开发与应用”项目、由中国食品发酵工业研究院有限公司等科研院所牵头的“非复原橙汁产业关键技术创新与产业化应用”项目等多个食品项目成果脱颖而出。其背后是我国产学研的深度融合。扎实推进基础研究与应用研究,破解行业共性难题,成为这些获奖单位的发力方向。


加大融合创新,破解传统酿造食品业共性难题


数据显示,我国传统酿造食品产业产值达1.3万亿元,食醋、料酒、白酒、黄酒等传统酿造食品是我国典型的饮食文化符号。酿造品质提升是关乎民生工程的重大需求。如何实现传统酿造食品风味及功能双导向调控?此次获奖的“传统酿造食品风味与功能导向关键调控技术开发与应用”项目研发团队给出了答案。该研发团队结合微生物组学和人工智能分析技术,深入解析我国传统酿造食品风味、功能物质代谢机理、工艺机理,“原位”选育功能微生物,开发风味及功能提升技术,促进酿造产业的传承创新。


该项目牵头人、江南大学食品学院教授毛健分析指出,项目在科技创新方面,实现了以下几大创新:一是多组学联用解析传统酿造食品中风味及功能关键物质形成的代谢机理。以食醋、料酒、黄酒生产过程中的麦曲发酵和醪液发酵为研究对象,联用宏基因组等技术,结合人工智能分析,解析了不同地域麦曲微生物种水平群落,注释到1466个物种,锚定麦曲中主要产酶微生物及产香微生物,首次证明糖多孢菌是麦曲及酒醪发酵过程中促进产酶产香的核心微生物之一。同时,解析醋醪及酒醪发酵过程中风味形成与微生物代谢的关系,整理了223类催化酶,预测了参与风味形成的139类催化酶和69个属。


二是通过微生物组学解析传统酿造食品中风味及功能关键物质形成的工艺机理。通过宏基因组学等现代技术,首次确定温度、含水量及氧气是驱动麦曲微生物群落演替的主要驱动力,麦曲发酵产生物热是实现微生物自净化的主要因素。全面解析发酵关键微生物与酿酒酵母互作关系,糖多孢菌及其代谢物可促进酿酒酵母生长,促进酸类、酯类和酚类物质提升。


三是基于风味及功能物质代谢与工艺机理的关键微生物选育,项目建立了包括霉菌、酵母菌等在内的2978株菌种资源库。以风味及功能为导向,采用高通量选育等方法,经过多年研发,最终得到了具有自主知识产权的高酶活玫瑰糖多孢菌A22等菌株,并获得了首个玫瑰糖多孢菌基因组,首个酿造用黄曲霉、草酸青霉菌的基因组,并阐明其代谢功能机制。


四是深入基于关键菌株与工艺机理的风味及功能双导向调控工艺开发与应用。通过感官组学全面建立食醋、黄酒、料酒的风味和感官评价体系,明确了产品感官评价标准。首次开发了高酶活玫瑰糖多孢菌A22多菌种麦曲、草酸青霉菌M1816多菌种麸曲制作工艺等,使得料酒及食醋中关键香气物质显著提高;黄酒中杂醇浓度明显下降,总酯含量有效提高,食醋中糠醛和5-羟甲基糠醛含量明显增加,实现了对关键风味及功能性物质精准调控。


据了解,该项目由江南大学、绍兴文理学院、南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)、浙江古越龙山绍兴酒股份有限公司、江苏恒顺醋业股份有限公司合作完成。项目成果实现了酿造食品风味及功能双导向的调控技术开发,在浙江古越龙山绍兴酒股份有限公司、江苏恒顺醋业股份有限公司等企业进行扩大化应用。


白酒作为我国传统酿造食品中的典型代表,其品质的稳定性难以把控,成为行业面临的共性瓶颈问题之一。为破解这一难题,多年来国内产学研不断加深合作。北京工商大学孙宝国院士团队联合多家企业组织申报的“传统酿造白酒风味物质稳定合成的关键功能菌群组装发酵技术及应用”项目获中国轻工联科技奖一等奖。


据该项目科技牵头人北京工商大学教授李秀婷介绍,项目主要针对影响白酒风味品质的关键问题,创建功能微生物组装发酵技术,实现酒醅发酵过程风味酯类物质的稳定生成,为助力传统固态酿造白酒的产品稳定性提供科学指导和技术支撑。项目的主要创新成果体现在以下三个方面:一是研究建立发酵酒精饮品关键风味物质精准检测技术体系,结合风味大数据分析明确酯类物质对白酒产品感官稳态的物质基础。基于全面、精准的白酒微量挥发性和难挥发性风味物质检测技术方法开发,明确酯类物质作为白酒感官关键风味物质的分子基础。


二是研究创建基于风味导向的核心风味物质关联的功能微生物挖掘及性能开发与评价体系。该体系以关键风味物质为导向,剖析固态微生态发酵系统内微生物与风味物质合成的内在关系,揭示发酵过程微生物群落动态变化与核心风味物质生成的关联规律,基因组、转录组结合代谢组学溯源核心功能微生物,在自建万株级微生物资源信息库层面,确证关键酯类风味物质的微生物基础。


三是多组学技术解析功能微生物群组代谢合成风味物质的分子机制与代谢规律,并以此为基础成功创制关键功能菌群为组装核心的风味物质稳定合成微生态稳态发酵技术,实现了目标风味物质在实际生产过程中可调节可控制地稳定合成,显著提升白酒酿造生产的批次稳定性。通过产学研合作,该项目成果在贵州习酒股份有限公司、北京华都酿酒食品有限责任公司、河北凤来仪酒业有限公司、安琪酵母股份有限公司等企业开展示范应用,取得了显著的经济和社会效益。


攻克关键技术,不断延伸食品产业链


非浓缩还原,即NFC果汁加工是果品精深加工新途径之一,在欧盟,NFC果汁占果汁产量的40%以上,而国内尚不足5%。我国水果年产量1.2亿吨,居全球首位,尤其是苹果、柑橘产量居世界第一,具有发展NFC果汁产业的资源优势。“非复原橙汁产业关键技术创新与产业化应用”项目牵头人、中国食品发酵工业研究院有限公司教授级高工钟其顶介绍,此次获奖项目通过科技研发,改进全套生产工艺,采用稳定同位素食品真实性鉴别技术研究破解“劣币驱逐良币”行业难题,保障了公平竞争。项目组在江西赣南地区开展了7年的成果应用转化,成功建成了百亿脐橙产业链,改变了我国柑橘类产品存在的鲜食品种较多,但加工率低、综合效益差的状况,延伸了我国柑橘产业链、提高了附加值。


该项目由中国食品发酵工业研究院有限公司、湖南省农产品加工研究所、农夫山泉股份有限公司、中轻技术创新中心有限公司合作完成。钟其顶认为,项目的创新点有以下几点:一是攻克了非复原橙汁的真实性鉴别关键技术并进行标准化,为产业发展提供科学监管保障手段;研究了非复原橙汁同位素分馏理论与影响因素,为非复原橙汁真实性鉴别技术应用奠定了理论基础;采用同位素内源标记物突破数据库约束,实现非复原橙汁与复原橙汁的科学识别。


二是创新了食品真实品质(FA)认证模式,实现非复原橙汁工艺真实属性的数字化表达和信任传递,形成了“良币驱逐劣币”的市场环境。利用非复原橙汁真实性技术,实现了流通领域对非复原橙汁产品真实属性的科学精准分析验证;项目组农夫山泉获得FA认证——非浓缩还原(NFC)橙汁首张证书。目前FA认证工作体系在食醋、食用油和果汁等行业龙头企业的产品实践应用,为食品产业高质量发展提供良好的竞争生态,也是解决全球食品欺诈问题科学方案之一。


三是突破了全果果汁加工关键技术研究和特色生产装备研发,使得生产加工工艺达到国际水平,有效提高了企业生产效率。研究评价了不同柑橘品种的加工适宜性、建立并优化了全果制汁加工新工艺、研究了全果果汁的功能评价及货架期、系统完成了生产关键控制点研究及特色生产装备研发、完成了产品及生产加工过程标准体系研究和标准制定。


此次获奖的高校、科研院所及企业代表表示,在消费升级的背景下,要不断夯实科研基础,以科技创新形成新质生产力,才能从根本上破解行业共性瓶颈问题,推动食品产业高质量发展。(来源中国食品报)

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