文/本刊记者 杨阳
科学研究是院校的重要职能,科研人员是院校科学发展的重要资源。北京工商大学牵头承担了国家重点研发计划“现代食品加工及粮食收储运技术与装备”重点专项中的2个项目,利用自身的学科、专业、科技、人才、信息和文化优势,在食品加工制造核心关键技术方面取得突破。
院校历来是科研人才的聚集地。习近平总书记强调:“加强科研院所和高等院校创新条件建设,完善知识产权运用和保护机制,激发科研人员创新活力,让各类人才的创新智慧竞相迸发。”
北京工商大学是理、工、经、管、文、法、艺等学科相互支撑、协调发展的多科性大学,学校按照“特色、内涵、规范、质量”八字方针,努力实现特色鲜明的高水平研究型大学发展目标。北京工商大学食品学院(以下简称食品学院)作为国家重点研发计划“现代食品加工及粮食收储运技术与装备”重点专项的具体实施单位,坚持以“人才立院、特色兴院、科研强院”为目标,发挥学院的科研优势,成果显著。
食品学院的前身是北京轻工业学院化工系,成立于1958年。1999年6月更名为化工学院,2002年1月更名为化学与环境工程学院,2011年新组建为食品学院。
食品学院科研基础优势明显。食品学院拥有北京市食品营养与人类健康北京高精尖创新中心、食品质量与安全北京实验室、食品风味化学北京市重点实验室、北京市食品添加剂工程技术研究中心、中国轻工业清洁生产与资源综合利用重点实验室、食品添加剂与配料北京高校工程研究中心6个省市级实验室/工程研究中心,科技部“中国—加拿大食品营养与健康联合实验室”,以及食品安全研究北京市社会科学与自然科学协同创新研究基地,国家及北京市大学生校外实践教育基地1个。同时,食品学院还设有大型仪器中心,为国家清洁生产审核认证试点单位。食品学院实验室总面积约15850平方米,资产总值约2.73亿元。
食品学院在科研人才方面具有领军优势。食品学院现有教职工145人,其中专任教师115人。在专任教师中,有教授26人,副教授47人,博士研究生导师18人;具有博士学位的109人,占专任教师总数的95%。有中国工程院院士4人(含双聘院士2人,兼职教授1人),其中孙宝国院士是我国唯一的“香料院士”;享受国务院特殊津贴专家6人,国家“千人计划”入选者1人,“新世纪百千万人才工程国家级人选”3人,国家“万人计划”科技创新领军人才1人,科技部“中青年科技创新领军人才”1人,“新世纪百千万人才工程北京市级人选” 2人,“北京市跨世纪人才工程入选者”2人,“北京市拔尖创新人才”1人,“北京市学术创新人才”2人,北京市长城学者2人,北京市科技新星7人,北京市属高校中青年骨干教师10人,北京市属高校青年拔尖人才10人,北京高校“青年英才计划1人,北京市“高层次创新创业人才支持计划”青年拔尖人才1人。
食品学院按学科研究方向建立了香料化学、功能性食品、食品添加剂等9个学术团队,食品科学团队是北京市创新团队,功能性食品团队是北京市属高校高水平创新团队,食品添加剂教学科研教师团队是教育部首批全国高校黄大年式教师团队,香料化学教学团队是北京市优秀教学团队,还有多位教师在多个学术团体机构担任理事、执委、委员及多种学术刊物担任编委等社会职务。
食品学院突出重点学科方向、学科之间交叉专业的发展,强化应用基础研究和科技成果转化,在全院教师的长期共同努力下,食品学院的科研成果每年都上新台阶。食品学院形成了以食品添加剂、食品风味化学、香精香料、界面化学、水污染控制、资源综合利用、烟气脱硫技术、食品生物技术、生物活性物质分离技术为主要特色的科学研究方向,并具有自己的鲜明特色,为国家和北京市的经济建设、科技进步和社会发展做出贡献。学校的食品香精香料、食品添加剂研究领域的科研成果达到国内领先水平,得到行业的普遍认可。
多年来,食品学院取得了多项科研成果。“重要含硫食用香料的研制”项目成果获得国家技术发明二等奖;“重要香原料2-甲基-3-巯基呋喃和2-甲基-3-呋喃基二硫醚的研制与应用”、“天然级肉味香精生产技术”、《躲不开的食品添加剂》和 “嗜热真菌耐热木糖酶的研究与应用”4项成果获得国家级科技进步二等奖;“辣椒天然产物高值化提取分离关键技术与产业化”作为共同完成单位获得国家科技进步二等奖。“基于逆流色谱的天然活性物质新型系统及分离方法研究”获北京市科学技术奖一等奖,“小分子大豆肽制备工艺技术开发及新型干燥工艺的开发与应用”获北京市科学技术奖三等奖,“原味浓缩肉汤生产关键技术”、“原味肉味香精生产关键技术”2项获得教育部科学技术进步奖一等奖、“躲不开的食品添加剂”获得高等学校科学研究优秀成果(科学技术)一等奖,“重要食品香料绿色制备技术”和“特种木糖醇资源发掘及应用”2项获得高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)科技进步二等奖;“躲不开的食品添加剂”获得农业部中华科技奖一等奖,“食品功能微生物资源发掘及其应用”获农业部“神农中华农业科技奖”二等奖,“食品添加剂绿色生产技术研究创新团队”获农业部中华科技奖优秀创新团队;“原味浓缩肉汤生产关键技术”、“原味肉味香精生产关键技术”和“大宗谷物副产物功能因子制备关键技术及应用”3项获中国轻工联合会科学技术进步奖“一等奖”,“酿酒行业产排污系数核算”获得中国轻工联合会科学技术进步奖“三等奖”。据不完全统计,近五年来,食品学院承担各级项目近300项,在食品加工领域成果累累。
北京工商大学作为牵头单位承担了国家重点研发计划“现代食品加工及粮食收储运技术与装备”重点专项中的“传统酿造食品制造关键技术研究与装备开发”和“食品添加剂与配料绿色制造关键技术研究及开发”两个项目。
“传统酿造食品制造关键技术研究与装备开发”项目是全面提升我国传统酿造食品产业,促进我国传统酿造食品健康发展的重要课题,项目经过两年的实施,在数据库的建立、软件开发、设备研制方面取得成果。
风味物质数据库的建立。针对白酒中已报道的挥发性成分,白酒风味物质数据库中共有 1300 种化合物,可用于对白酒风味化合物进行快速、准确的定性分析。另外,该白酒风味物质数据库中还包含有 27 种 NIST 谱库中没有的化合物。通过该白酒风味物质数据库,课题组在白酒中首次发现了乳酸丙酯,含量范围为0.308-2.237 毫克/升,并对乳酸丙酯的香气阈值和风味贡献进行了研究,发表了SCI 论文 1 篇。
传统酿造食品微生物菌种库的建立。项目采用先进的菌种保藏技术、国际化的菌种保藏质量管理体系及网络编程技术,建成我国传统酿造食品功能微生物菌种库,保藏菌种来源于白酒、黄酒、酱油、谷物醋、豆瓣、腐乳、泡菜等传统酿造食品,具有实际应用价值高、功能明确、分类地位清晰、安全可靠的特点。 数据库中菌种信息面向传统酿造食品行业开放共享,使高值、安全的功能菌种在国家重点研发计划的支持下发挥更广泛的影响力,为产业发展和科技创新提供有力支撑,促进了传统酿造食品产业的标准化和科学化进程。
“传统酿造食品制造关键技术研究与装备开发”项目围绕我国传统酿造食品制造的关键环节,收集整理其特有的微生物菌种资源,并基于基因组学、转录组学、蛋白组学与代谢组学等技术,开展传统食品特有微生物菌种的特征风味成分及微生物代谢机制分析,解析和阐明白酒、黄酒、葡萄酒、食醋、酱油、腐乳、泡菜、豆瓣等我国传统酿造调味食品的酿造机理,理解传统发酵工艺的科学内涵,具有显著的科学价值和社会效益。
截止2018年9月,项目已培养 35 名硕士毕业生、2 名博士毕业生;培训技术人员 1036人。同时,项目在优良菌种选育、传统发酵食品生产关键技术及关键设备创新等方面申请中国发明专利55项,其中其它类型专利12项,获得其它授权发明专利12项;获企业标准2 项,行业标准1项,国家标准1项;发表论文 49 篇,其中EI和SCI论文19篇。
“食品添加剂与配料绿色制造关键技术研究及开发”项目针对食品添加剂与配料绿色制造的关键环节,重点突破生物工程、分子修饰、生物转化、生物合成、电化学合成、功能分离与提取和功能强化与稳态化等共性关键技术,开发出新型食品添加剂和绿色食品配料。
生物发酵法制备3-羟基丁酮。通过亚硝基胍诱变和适应性进化筛选得到一株解淀粉芽孢杆菌突变株B. amyloliquefaciens E-11:(1) 从菌浓、耗糖及比生长速率三方面评价了突变株E-11的耐3-羟基丁酮情况,与出发菌株相比突变株E-11耐3-羟基丁酮性得到很大程度的提高;(2)在未添加和添加3-羟基丁酮的条件下,研究了菌体浓度、3-羟基丁酮产量、产率和生产强度的情况,在未添加的条件下,突变株E-11的最大菌体浓度、3-羟基丁酮的产量、产率和生产强度分别比出发菌株提高了17.5%、13.5%、12.2%和13.6%;在添加3-羟基丁酮(60 克/升)的情况下,突变株E-11的这些参数值分别比出发菌株提高了45.1%、61.5%、57.1%和50.9%;(3)在发酵罐中、高糖浓度下,研究了出发菌株和突变株发酵生产3-羟基丁酮的情况,突变株E-11的3-羟基丁酮的产量、产率和生产强度分别比出发菌株提高了31.5%、25.1%和50.9%,说明突变株E-11能很好的应用于发酵生产3-羟基丁酮。采取亚硝基胍诱变和适应性进化相结合的策略对生产3-羟基丁酮的解淀粉芽孢杆菌进行诱变和驯化,筛选获得一株突变株E-11。
研究通过设计3-羟基丁酮绿色制造新工艺,实现3-羟基丁酮制造能力的绿色化;提出3-羟基丁酮产率提高的辅因子调控新策略,实现3-羟基丁酮生产目标明确化;构建解淀粉芽孢杆菌生产性能在线优化新体系,实现微生物生产性能智能优化与控制的简便化。
香精香料控温释放稳态化技术研究。完成了不同相转变温度包载体系的制备,包括两款相变温度在35±5℃和50±5℃的包载香精香料(以β-紫罗兰酮为代表)的温敏型脂质体的制备以及相变温度在80±5℃高脂质体吸附型多孔淀粉的制备。对这几种香精香料吸附体系的包封率或保留率、吸附率进行了考察。此外,还构建了香精香料于包载体系中释放率的定量测定方法。
确定了安全高效的脂质体以及高吸附型多孔淀粉的制备方法和工艺,对香精产品有较好的包埋效果;克服了食品香精香料的易挥发和不稳定的缺陷,为香精香料在食品体系的应用提供了更便捷广泛的选择。
截至目前,“食品添加剂与配料绿色制造关键技术研究及开发”项目形成核心技术29项,获得新产品23个,发表论文73篇,其中SCI/EI收录56篇,申请专利44项,标准草案6项,技术转移1项,新建生产线1条,获得省部级科技奖励1项。