發酵過程控制技術亟待攻克

文/特約記者 馬愛平

開欄語近幾十年來,農業科技創新與應用對中國農業增產與發展居功至偉,化肥、良種、農機、生物技術、設施大棚等推動著中國農業發展進步。但我們在充滿信心的同時，還應該認識到，與世界上農業先進國家相比,中國在一些基礎性、關鍵技術領域仍受制于人，亟待攻關。本刊從本期起，將關注中國農業亟待攻克的技術，就此梳理、解讀和評析。

近日，在第28屆青島國際啤酒節上，匯集了國內外36個國家的200余個品牌、1300余種啤酒。

我國是發酵食品的生產和消費大國。從白酒、啤酒、葡萄酒，到醬油、醋、味精，再到酸奶、酸菜、豆豉，發酵食品遍布在我們日常生活的方方面面。

“我國擁有悠久的食品發酵歷史，但現代發酵過程控制技術起步較晚，與西方發達國家相比，存在差距。這影響了我國在世界貿易中對發酵食品品質及定價上的話語權，也影響了我國發酵食品產業的高質量發展。”西北農林科技大學葡萄酒學院講師靳國杰告訴中國農村科技雜志記者。

發酵食品領域亟待攻克的核心技術

靳國杰介紹，發酵食品是指人們利用有益微生物加工制造的一類食品，發酵食品具有獨特的風味，如酸奶、干酪、酒釀、泡菜、醬油、食醋、豆豉、黃酒、啤酒、葡萄酒等。

發酵食品已經成為食品工業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酵食品。功能性發酵食品主要是以高新生物技術（包括發酵法、酶法）制取的具有某種生理活性的物質生產出能調節機體生理功能的食品。發酵食品因在食品加工過程中有微生物參與作用，進而可以形成一些特異性營養因子。如提供小腸黏膜能源的谷氨酰胺，供結腸黏膜能源物質的短鏈脂肪酸，以及亞油酸、精氨酸等。

清朝末年的張裕釀酒有限公司生產的葡萄酒曾獲得過巴拿馬太平洋萬國博覽會的金獎，品質受到世界的認可。“但是其發酵過程控制太依賴于釀酒師個人的優秀素質，技術沒有實現科學化和精細化，這使得新中國成立后，我國葡萄酒產業在相當一段時期里落后于西方國家。”靳國杰說，發酵過程控制技術是我國目前食品領域亟待攻克的核心技術。

“發酵過程控制技術直接關系到最終產品的質量穩定性和食品安全，是非常核心的技術。”中國食品發酵工業研究院教授級高級工程師李紅也告訴中國農村科技記者。

靳國杰解釋，在食品發酵中，由于原料品質的不穩定性，發酵微生物種類和相互作用的復雜性以及發酵環境的可變性，保證發酵食品的風味、營養和安全需要成熟而科學的發酵過程控制技術。

細細探來，發酵過程一般是單一菌種或多菌混合發酵，甚至在一些復雜發酵食品，如醬油、醋、白酒等食品中更是幾百上千種菌共同發酵，許多菌是我們目前所未知的，整個發酵過程中菌群結構不斷發生變化，這些都會直接影響到最終產品的質量穩定性。

“我們只有掌握了發酵過程的機理，微生物菌落之間的互作及變化機制，才能攻克發酵過程的控制技術，做到心中有數，有的放矢。”李紅說。

差距主要表現在技術的科學化和精細化

啤酒是工業化發酵產品的典型代表之一，德國一些知名的白啤產品以其泡沫穩定性、產品風味穩定性、貨架期內品質維持穩定性等聞名遐邇。

那么，在發酵過程控制技術方面，我國與發達國家的差距究竟在哪里？

“差距主要表現在技術的科學化和精細化上。在過去的食品發酵過程中，我們對經驗化的操作依賴較高，沒有形成科學的理論模型和操控體系，過程控制很容易受到個人主觀的影響，好的技術也沒有實現良好的傳承。”靳國杰說。

此外，我們現有的技術較為粗糙單一，面對人們在風味、營養、食用心理上對食品的不同需求，我們無法高效地生產出令人滿意的產品。

“目前我國與發達國家的差距主要是在某些發酵技術的機理研究不清晰，在一些細節調控技術上不精細。比如，德國知名的白啤產品之所以能在品質穩定性方面做的非常好，這和其現代化的精細發酵調控技術和高質量的企業管理水平分不開的。”李紅說。

李紅說，我國目前的許多類似的白啤酒產品，其泡沫穩定性，不同批次之間的質量穩定性等都稍顯遜色，這需要我們從發酵過程的精細化調控方面多下一些功夫。

保證每批次發酵產品的高質量穩定至關重要

我們需要從哪些方面進行突破，才能迎頭趕上？

“一方面，我們應該總結過去成功的經驗，將過程控制的要點轉化為現代儀器、設備可以監控的參數和可實施的操作，將現有的操作流程和要求轉化為科學的操作規范和標準，將現有的過程控制原則上升為科學的理論和模型，使我們的食品發酵過程控制技術更科學，更規范。”靳國杰說。

靳國杰認為，另一方面，我們應該將技術細化，將單元操作模塊化，針對我國消費者特有的需求，大膽革新工藝，開發出具有中國特色的新技術。

在李紅看來，針對于一些單菌發酵或發酵過程相對簡單可控的發酵產品，如啤酒、葡萄酒等，重點要解決發酵過程中的精細化調控問題，在保證菌種純度和原料品質穩定前提下，著重追求發酵過程中每個環節的均一性，穩定性，使得最終的產品具有一致性。

“針對于多菌共酵的復雜發酵食品，重點要掌握在發酵過程中微生物的菌落變化規律，找到影響微生物組成的關鍵因素，探尋影響產品質量的關鍵微生物種類，優化發酵過程，最終得到高質量的發酵食品，并將發酵工藝進行規范化，保證每批次發酵產品的高質量穩定性。”李紅強調。