聚焦食品生物技術(shù)：生物技術(shù)加持 發(fā)酵健康美味

轉(zhuǎn)自：科創(chuàng)中國

日前，2024中國生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)技術(shù)大會在山東濟南舉行。圍繞生物發(fā)酵行業(yè)領(lǐng)域的機遇與現(xiàn)狀，與會嘉賓分別就加快生物制造過程迭代升級、健康功能微生物產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、功能性油脂的未來發(fā)展趨勢和健康食品的設(shè)計制造等展開探討。

從過去的啤酒、黃酒，到現(xiàn)在的酸奶、功能性食品，發(fā)酵工程在食品制造領(lǐng)域展現(xiàn)的魅力無處不在。如今，在生物技術(shù)的助力下，發(fā)酵工程正突破重重難關(guān)，實現(xiàn)對食品品質(zhì)與產(chǎn)量的雙重提升。

現(xiàn)代發(fā)酵工程助力食品工業(yè)發(fā)展

“一般認為，發(fā)酵工程的發(fā)展包括以下幾個階段：天然發(fā)酵階段、純培養(yǎng)發(fā)酵階段、深層發(fā)酵技術(shù)階段、現(xiàn)代發(fā)酵工程技術(shù)階段，以及新一代發(fā)酵工程技術(shù)階段?！苯洗髮W(xué)生物工程學(xué)院教授周景文介紹。

自古以來，發(fā)酵技術(shù)就是食品制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。大約在9000年前，人類就已經(jīng)開始利用谷物釀造啤酒，這也成為發(fā)酵技術(shù)誕生的標志。而在4000年前的龍山文化時期，黃酒釀造技術(shù)的出現(xiàn)，進一步提升了人類的食品發(fā)酵技術(shù)水平。此后，豆醬、醋、豆腐乳、醬油、泡菜等傳統(tǒng)食品的生產(chǎn)，也都離不開發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用。然而，傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)大多依賴自然菌群的生長和人們的生活經(jīng)驗，對發(fā)酵條件的控制較為粗糙，因此發(fā)酵得到的產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量難以保證。

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代發(fā)酵工程應(yīng)運而生?，F(xiàn)代發(fā)酵工程采用微生物單一培養(yǎng)的方式，通過優(yōu)化培養(yǎng)條件來提高產(chǎn)量和品質(zhì)，為食品生產(chǎn)帶來了革命性變革。此外，現(xiàn)代發(fā)酵工程還實現(xiàn)了對溫度、pH值、營養(yǎng)物質(zhì)等發(fā)酵條件的精確控制，進一步提升了發(fā)酵效果。

同時，自動化、連續(xù)化發(fā)酵設(shè)備的應(yīng)用，大幅降低了人力成本和發(fā)酵周期，提高了生產(chǎn)效率。“現(xiàn)代發(fā)酵工程技術(shù)已經(jīng)和眾多行業(yè)深度交叉整合，產(chǎn)生了巨大的社會和經(jīng)濟效益。”周景文說。

相比于傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)，現(xiàn)代發(fā)酵工程技術(shù)在食品研發(fā)中展現(xiàn)出更廣泛的應(yīng)用前景。例如，利用現(xiàn)代發(fā)酵工程技術(shù)生產(chǎn)的益生菌酸奶、高纖維面包等功能性食品，豐富了食品種類，滿足了人們對健康飲食的需求?，F(xiàn)代發(fā)酵工程還在食品添加劑、酶制劑等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，為食品工業(yè)的發(fā)展注入了新活力。

但與此同時，我國傳統(tǒng)發(fā)酵食品產(chǎn)業(yè)仍面臨自動化程度低、過程控制受限等問題。天津科技大學(xué)校長路福平認為，目前傳統(tǒng)發(fā)酵食品產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)缺乏數(shù)字化客觀標準和評價技術(shù)、以數(shù)字化為核心的智能裝備，以及接地氣的數(shù)字化評價表征新體系。傳統(tǒng)發(fā)酵食品產(chǎn)業(yè)未來應(yīng)以食品風(fēng)味和人們的健康為導(dǎo)向，以數(shù)字化為驅(qū)動，搭建高效智造生產(chǎn)4.0平臺。

智能、節(jié)約和高效是發(fā)展關(guān)鍵

發(fā)酵工程涵蓋了微生物學(xué)、生物化學(xué)、分子生物學(xué)等多個領(lǐng)域。在食品生產(chǎn)中，發(fā)酵工程主要應(yīng)用的生物技術(shù)包括基因工程、細胞工程、酶工程等。這些技術(shù)的應(yīng)用，使食品制造過程更加高效環(huán)保，產(chǎn)品品質(zhì)也得到了顯著提升?！安捎孟冗M的生物技術(shù)，可以實現(xiàn)好氧發(fā)酵轉(zhuǎn)厭氧發(fā)酵、發(fā)酵食品微生物群落的人工合成、構(gòu)建自養(yǎng)型微生物發(fā)酵工廠等。”周景文說。

然而，生物技術(shù)在食品發(fā)酵工程中的應(yīng)用也面臨一些攻關(guān)難點。首先，微生物菌種的篩選和優(yōu)化是一個復(fù)雜而耗時的過程，需要借助先進的生物技術(shù)和設(shè)備來實現(xiàn)。其次，發(fā)酵過程中的代謝調(diào)控和產(chǎn)物分離純化也是技術(shù)難點，需要對微生物的代謝途徑和產(chǎn)物性質(zhì)有深入了解。最后，食品安全也是生物技術(shù)應(yīng)用在食品發(fā)酵工程中不容忽視的重要方面。

新一代發(fā)酵工程技術(shù)的關(guān)鍵是智能、節(jié)約和高效。在周景文看來，中國的發(fā)酵工程技術(shù)在世界上大多還處于跟跑和伴跑階段，開發(fā)新一代發(fā)酵技術(shù)是我國實現(xiàn)領(lǐng)跑的契機。通過與其他學(xué)科的交叉融合，發(fā)酵工程技術(shù)的主要研究應(yīng)該從產(chǎn)品制造和技術(shù)改進，拓展到新理論的發(fā)現(xiàn)、新方法的發(fā)明、新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展等。

近年來，科研人員針對食品發(fā)酵工程技術(shù)難點進行了大量研究創(chuàng)新。例如通過基因工程技術(shù)改良微生物菌種，提高其發(fā)酵性能和產(chǎn)物品質(zhì)；利用代謝工程技術(shù)優(yōu)化微生物的代謝途徑，提高產(chǎn)物合成效率；開發(fā)新型發(fā)酵設(shè)備和工藝，實現(xiàn)發(fā)酵過程自動化和智能化控制等。

技術(shù)應(yīng)用前景廣闊

發(fā)酵工程技術(shù)的發(fā)展為發(fā)酵行業(yè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)帶來了新機遇。首先，利用現(xiàn)代發(fā)酵工程技術(shù)生產(chǎn)的高品質(zhì)、高附加值產(chǎn)品，滿足了消費者對健康、環(huán)保食品的需求，提升了市場競爭力。其次，發(fā)酵工程技術(shù)在生物制藥、生物能源、環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用也展現(xiàn)出廣闊前景，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了新動力。此外，隨著科技的進步，未來發(fā)酵工程技術(shù)還將不斷完善和優(yōu)化，為食品制造和其他領(lǐng)域帶來更多可能性。

生物發(fā)酵將發(fā)酵技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)相結(jié)合，經(jīng)過不斷發(fā)展形成了成熟的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展模式。中國輕工業(yè)聯(lián)合會會長張崇和說，生物發(fā)酵是輕工特色產(chǎn)業(yè)，是生物制造的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。近年來，生物發(fā)酵行業(yè)自主創(chuàng)新能力顯著增強，裝備水平快速提高，節(jié)能減排成效顯著。生物發(fā)酵行業(yè)為輕工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和國民經(jīng)濟穩(wěn)增長貢獻了積極力量。

他認為，生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品更加多元化、生產(chǎn)更加現(xiàn)代化、市場更加國際化，正在為滿足消費者日益增長的風(fēng)味、營養(yǎng)、健康和文化需求，發(fā)揮著積極且重要的作用。

（來源:科技日報 作者: 馬愛平）