发酵过程控制技术亟待攻克

文/特约记者 马爱平

开栏语近几十年来,农业科技创新与应用对中国农业增产与发展居功至伟,化肥、良种、农机、生物技术、设施大棚等推动着中国农业发展进步。但我们在充满信心的同时，还应该认识到，与世界上农业先进国家相比,中国在一些基础性、关键技术领域仍受制于人，亟待攻关。本刊从本期起，将关注中国农业亟待攻克的技术，就此梳理、解读和评析。

近日，在第28届青岛国际啤酒节上，汇集了国内外36个国家的200余个品牌、1300余种啤酒。

我国是发酵食品的生产和消费大国。从白酒、啤酒、葡萄酒，到酱油、醋、味精，再到酸奶、酸菜、豆豉，发酵食品遍布在我们日常生活的方方面面。

“我国拥有悠久的食品发酵历史，但现代发酵过程控制技术起步较晚，与西方发达国家相比，存在差距。这影响了我国在世界贸易中对发酵食品品质及定价上的话语权，也影响了我国发酵食品产业的高质量发展。”西北农林科技大学葡萄酒学院讲师靳国杰告诉中国农村科技杂志记者。

发酵食品领域亟待攻克的核心技术

靳国杰介绍，发酵食品是指人们利用有益微生物加工制造的一类食品，发酵食品具有独特的风味，如酸奶、干酪、酒酿、泡菜、酱油、食醋、豆豉、黄酒、啤酒、葡萄酒等。

发酵食品已经成为食品工业中的重要分支就广义而言；凡是利用微生物的作用制取的食品都可称为发酵食品。功能性发酵食品主要是以高新生物技术（包括发酵法、酶法）制取的具有某种生理活性的物质生产出能调节机体生理功能的食品。发酵食品因在食品加工过程中有微生物参与作用，进而可以形成一些特异性营养因子。如提供小肠黏膜能源的谷氨酰胺，供结肠黏膜能源物质的短链脂肪酸，以及亚油酸、精氨酸等。

清朝末年的张裕酿酒有限公司生产的葡萄酒曾获得过巴拿马太平洋万国博览会的金奖，品质受到世界的认可。“但是其发酵过程控制太依赖于酿酒师个人的优秀素质，技术没有实现科学化和精细化，这使得新中国成立后，我国葡萄酒产业在相当一段时期里落后于西方国家。”靳国杰说，发酵过程控制技术是我国目前食品领域亟待攻克的核心技术。

“发酵过程控制技术直接关系到最终产品的质量稳定性和食品安全，是非常核心的技术。”中国食品发酵工业研究院教授级高级工程师李红也告诉中国农村科技记者。

靳国杰解释，在食品发酵中，由于原料品质的不稳定性，发酵微生物种类和相互作用的复杂性以及发酵环境的可变性，保证发酵食品的风味、营养和安全需要成熟而科学的发酵过程控制技术。

细细探来，发酵过程一般是单一菌种或多菌混合发酵，甚至在一些复杂发酵食品，如酱油、醋、白酒等食品中更是几百上千种菌共同发酵，许多菌是我们目前所未知的，整个发酵过程中菌群结构不断发生变化，这些都会直接影响到最终产品的质量稳定性。

“我们只有掌握了发酵过程的机理，微生物菌落之间的互作及变化机制，才能攻克发酵过程的控制技术，做到心中有数，有的放矢。”李红说。

差距主要表现在技术的科学化和精细化

啤酒是工业化发酵产品的典型代表之一，德国一些知名的白啤产品以其泡沫稳定性、产品风味稳定性、货架期内品质维持稳定性等闻名遐迩。

那么，在发酵过程控制技术方面，我国与发达国家的差距究竟在哪里？

“差距主要表现在技术的科学化和精细化上。在过去的食品发酵过程中，我们对经验化的操作依赖较高，没有形成科学的理论模型和操控体系，过程控制很容易受到个人主观的影响，好的技术也没有实现良好的传承。”靳国杰说。

此外，我们现有的技术较为粗糙单一，面对人们在风味、营养、食用心理上对食品的不同需求，我们无法高效地生产出令人满意的产品。

“目前我国与发达国家的差距主要是在某些发酵技术的机理研究不清晰，在一些细节调控技术上不精细。比如，德国知名的白啤产品之所以能在品质稳定性方面做的非常好，这和其现代化的精细发酵调控技术和高质量的企业管理水平分不开的。”李红说。

李红说，我国目前的许多类似的白啤酒产品，其泡沫稳定性，不同批次之间的质量稳定性等都稍显逊色，这需要我们从发酵过程的精细化调控方面多下一些功夫。

保证每批次发酵产品的高质量稳定至关重要

我们需要从哪些方面进行突破，才能迎头赶上？

“一方面，我们应该总结过去成功的经验，将过程控制的要点转化为现代仪器、设备可以监控的参数和可实施的操作，将现有的操作流程和要求转化为科学的操作规范和标准，将现有的过程控制原则上升为科学的理论和模型，使我们的食品发酵过程控制技术更科学，更规范。”靳国杰说。

靳国杰认为，另一方面，我们应该将技术细化，将单元操作模块化，针对我国消费者特有的需求，大胆革新工艺，开发出具有中国特色的新技术。

在李红看来，针对于一些单菌发酵或发酵过程相对简单可控的发酵产品，如啤酒、葡萄酒等，重点要解决发酵过程中的精细化调控问题，在保证菌种纯度和原料品质稳定前提下，着重追求发酵过程中每个环节的均一性，稳定性，使得最终的产品具有一致性。

“针对于多菌共酵的复杂发酵食品，重点要掌握在发酵过程中微生物的菌落变化规律，找到影响微生物组成的关键因素，探寻影响产品质量的关键微生物种类，优化发酵过程，最终得到高质量的发酵食品，并将发酵工艺进行规范化，保证每批次发酵产品的高质量稳定性。”李红强调。