發(fā)酵過程控制技術(shù)亟待攻克

文/特約記者 馬愛平

開欄語(yǔ)近幾十年來(lái),農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新與應(yīng)用對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)與發(fā)展居功至偉,化肥、良種、農(nóng)機(jī)、生物技術(shù)、設(shè)施大棚等推動(dòng)著中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)步。但我們?cè)诔錆M信心的同時(shí)，還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，與世界上農(nóng)業(yè)先進(jìn)國(guó)家相比,中國(guó)在一些基礎(chǔ)性、關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域仍受制于人，亟待攻關(guān)。本刊從本期起，將關(guān)注中國(guó)農(nóng)業(yè)亟待攻克的技術(shù)，就此梳理、解讀和評(píng)析。

近日，在第28屆青島國(guó)際啤酒節(jié)上，匯集了國(guó)內(nèi)外36個(gè)國(guó)家的200余個(gè)品牌、1300余種啤酒。

我國(guó)是發(fā)酵食品的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。從白酒、啤酒、葡萄酒，到醬油、醋、味精，再到酸奶、酸菜、豆豉，發(fā)酵食品遍布在我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妗?/p>

“我國(guó)擁有悠久的食品發(fā)酵歷史，但現(xiàn)代發(fā)酵過程控制技術(shù)起步較晚，與西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比，存在差距。這影響了我國(guó)在世界貿(mào)易中對(duì)發(fā)酵食品品質(zhì)及定價(jià)上的話語(yǔ)權(quán)，也影響了我國(guó)發(fā)酵食品產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。”西北農(nóng)林科技大學(xué)葡萄酒學(xué)院講師靳國(guó)杰告訴中國(guó)農(nóng)村科技雜志記者。

發(fā)酵食品領(lǐng)域亟待攻克的核心技術(shù)

靳國(guó)杰介紹，發(fā)酵食品是指人們利用有益微生物加工制造的一類食品，發(fā)酵食品具有獨(dú)特的風(fēng)味，如酸奶、干酪、酒釀、泡菜、醬油、食醋、豆豉、黃酒、啤酒、葡萄酒等。

發(fā)酵食品已經(jīng)成為食品工業(yè)中的重要分支就廣義而言；凡是利用微生物的作用制取的食品都可稱為發(fā)酵食品。功能性發(fā)酵食品主要是以高新生物技術(shù)（包括發(fā)酵法、酶法）制取的具有某種生理活性的物質(zhì)生產(chǎn)出能調(diào)節(jié)機(jī)體生理功能的食品。發(fā)酵食品因在食品加工過程中有微生物參與作用，進(jìn)而可以形成一些特異性營(yíng)養(yǎng)因子。如提供小腸黏膜能源的谷氨酰胺，供結(jié)腸黏膜能源物質(zhì)的短鏈脂肪酸，以及亞油酸、精氨酸等。

清朝末年的張?jiān)ａ劸朴邢薰旧a(chǎn)的葡萄酒曾獲得過巴拿馬太平洋萬(wàn)國(guó)博覽會(huì)的金獎(jiǎng)，品質(zhì)受到世界的認(rèn)可?！暗瞧浒l(fā)酵過程控制太依賴于釀酒師個(gè)人的優(yōu)秀素質(zhì)，技術(shù)沒有實(shí)現(xiàn)科學(xué)化和精細(xì)化，這使得新中國(guó)成立后，我國(guó)葡萄酒產(chǎn)業(yè)在相當(dāng)一段時(shí)期里落后于西方國(guó)家?！苯鶉?guó)杰說，發(fā)酵過程控制技術(shù)是我國(guó)目前食品領(lǐng)域亟待攻克的核心技術(shù)。

“發(fā)酵過程控制技術(shù)直接關(guān)系到最終產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性和食品安全，是非常核心的技術(shù)?！敝袊?guó)食品發(fā)酵工業(yè)研究院教授級(jí)高級(jí)工程師李紅也告訴中國(guó)農(nóng)村科技記者。

靳國(guó)杰解釋，在食品發(fā)酵中，由于原料品質(zhì)的不穩(wěn)定性，發(fā)酵微生物種類和相互作用的復(fù)雜性以及發(fā)酵環(huán)境的可變性，保證發(fā)酵食品的風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)和安全需要成熟而科學(xué)的發(fā)酵過程控制技術(shù)。

細(xì)細(xì)探來(lái)，發(fā)酵過程一般是單一菌種或多菌混合發(fā)酵，甚至在一些復(fù)雜發(fā)酵食品，如醬油、醋、白酒等食品中更是幾百上千種菌共同發(fā)酵，許多菌是我們目前所未知的，整個(gè)發(fā)酵過程中菌群結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化，這些都會(huì)直接影響到最終產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。

“我們只有掌握了發(fā)酵過程的機(jī)理，微生物菌落之間的互作及變化機(jī)制，才能攻克發(fā)酵過程的控制技術(shù)，做到心中有數(shù)，有的放矢?！崩罴t說。

差距主要表現(xiàn)在技術(shù)的科學(xué)化和精細(xì)化

啤酒是工業(yè)化發(fā)酵產(chǎn)品的典型代表之一，德國(guó)一些知名的白啤產(chǎn)品以其泡沫穩(wěn)定性、產(chǎn)品風(fēng)味穩(wěn)定性、貨架期內(nèi)品質(zhì)維持穩(wěn)定性等聞名遐邇。

那么，在發(fā)酵過程控制技術(shù)方面，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距究竟在哪里？

“差距主要表現(xiàn)在技術(shù)的科學(xué)化和精細(xì)化上。在過去的食品發(fā)酵過程中，我們對(duì)經(jīng)驗(yàn)化的操作依賴較高，沒有形成科學(xué)的理論模型和操控體系，過程控制很容易受到個(gè)人主觀的影響，好的技術(shù)也沒有實(shí)現(xiàn)良好的傳承。”靳國(guó)杰說。

此外，我們現(xiàn)有的技術(shù)較為粗糙單一，面對(duì)人們?cè)陲L(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)、食用心理上對(duì)食品的不同需求，我們無(wú)法高效地生產(chǎn)出令人滿意的產(chǎn)品。

“目前我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距主要是在某些發(fā)酵技術(shù)的機(jī)理研究不清晰，在一些細(xì)節(jié)調(diào)控技術(shù)上不精細(xì)。比如，德國(guó)知名的白啤產(chǎn)品之所以能在品質(zhì)穩(wěn)定性方面做的非常好，這和其現(xiàn)代化的精細(xì)發(fā)酵調(diào)控技術(shù)和高質(zhì)量的企業(yè)管理水平分不開的?！崩罴t說。

李紅說，我國(guó)目前的許多類似的白啤酒產(chǎn)品，其泡沫穩(wěn)定性，不同批次之間的質(zhì)量穩(wěn)定性等都稍顯遜色，這需要我們從發(fā)酵過程的精細(xì)化調(diào)控方面多下一些功夫。

保證每批次發(fā)酵產(chǎn)品的高質(zhì)量穩(wěn)定至關(guān)重要

我們需要從哪些方面進(jìn)行突破，才能迎頭趕上？

“一方面，我們應(yīng)該總結(jié)過去成功的經(jīng)驗(yàn)，將過程控制的要點(diǎn)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)代儀器、設(shè)備可以監(jiān)控的參數(shù)和可實(shí)施的操作，將現(xiàn)有的操作流程和要求轉(zhuǎn)化為科學(xué)的操作規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，將現(xiàn)有的過程控制原則上升為科學(xué)的理論和模型，使我們的食品發(fā)酵過程控制技術(shù)更科學(xué)，更規(guī)范?！苯鶉?guó)杰說。

靳國(guó)杰認(rèn)為，另一方面，我們應(yīng)該將技術(shù)細(xì)化，將單元操作模塊化，針對(duì)我國(guó)消費(fèi)者特有的需求，大膽革新工藝，開發(fā)出具有中國(guó)特色的新技術(shù)。

在李紅看來(lái)，針對(duì)于一些單菌發(fā)酵或發(fā)酵過程相對(duì)簡(jiǎn)單可控的發(fā)酵產(chǎn)品，如啤酒、葡萄酒等，重點(diǎn)要解決發(fā)酵過程中的精細(xì)化調(diào)控問題，在保證菌種純度和原料品質(zhì)穩(wěn)定前提下，著重追求發(fā)酵過程中每個(gè)環(huán)節(jié)的均一性，穩(wěn)定性，使得最終的產(chǎn)品具有一致性。

“針對(duì)于多菌共酵的復(fù)雜發(fā)酵食品，重點(diǎn)要掌握在發(fā)酵過程中微生物的菌落變化規(guī)律，找到影響微生物組成的關(guān)鍵因素，探尋影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵微生物種類，優(yōu)化發(fā)酵過程，最終得到高質(zhì)量的發(fā)酵食品，并將發(fā)酵工藝進(jìn)行規(guī)范化，保證每批次發(fā)酵產(chǎn)品的高質(zhì)量穩(wěn)定性?！崩罴t強(qiáng)調(diào)。