科技日?qǐng)?bào)記者?馬愛平

日前，2024中國(guó)生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)技術(shù)大會(huì)在山東濟(jì)南舉行。圍繞生物發(fā)酵行業(yè)領(lǐng)域的機(jī)遇與現(xiàn)狀，與會(huì)嘉賓分別就加快生物制造過程迭代升級(jí)、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(shì)和健康食品的設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(rèn)為，發(fā)酵工程的發(fā)展包括以下幾個(gè)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(biāo)志。而在4000年前的龍山文化時(shí)期，黃酒釀造技術(shù)的出現(xiàn)，進(jìn)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(zhǎng)和人們的生活經(jīng)驗(yàn)，對(duì)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(yùn)而生。現(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(shí)現(xiàn)了對(duì)溫度、pH值、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等發(fā)酵條件的精確控制，進(jìn)一步提升了發(fā)酵效果。

同時(shí)，自動(dòng)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(huì)和經(jīng)濟(jì)效益?！敝芫拔恼f。

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(duì)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(shí)，我國(guó)傳統(tǒng)發(fā)酵食品產(chǎn)業(yè)仍面臨自動(dòng)化程度低、過程控制受限等問題。天津科技大學(xué)校長(zhǎng)路福平認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)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(dòng)，搭建高效智造生產(chǎn)4.0平臺(tái)。

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(gè)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(xì)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(jìn)的生物技術(shù)，可以實(shí)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?！敝芫拔恼f。

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(diǎn)。首先，微生物菌種的篩選和優(yōu)化是一個(gè)復(fù)雜而耗時(shí)的過程，需要借助先進(jìn)的生物技術(shù)和設(shè)備來實(shí)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(diǎn)，需要對(duì)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(guó)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(guó)實(shí)現(xiàn)領(lǐng)跑的契機(jī)。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(jìn)，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(duì)食品發(fā)酵工程技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)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(shí)現(xiàn)發(fā)酵過程自動(dòng)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(jī)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(fèi)者對(duì)健康、環(huán)保食品的需求，提升了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(dòng)力。此外，隨著科技的進(jìn)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(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)會(huì)長(zhǎng)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(qiáng)，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(guó)民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)增長(zhǎng)貢獻(xiàn)了積極力量。

他認(rèn)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(chǎng)更加國(guó)際化，正在為滿足消費(fèi)者日益增長(zhǎng)的風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)、健康和文化需求，發(fā)揮著積極且重要的作用。

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