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探訪江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 ——
用科技牢牢守住“舌尖上的幸?！?/p>
新華日?qǐng)?bào) 2022年10月19日 第12版
守護(hù)糧食安全、實(shí)現(xiàn)食品營(yíng)養(yǎng)健康，耕地是基礎(chǔ)，科技是關(guān)鍵。安全、健康、營(yíng)養(yǎng)、美味的食品是“吃好飯”的保障。近日，《科技周刊》記者來(lái)到江南大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，感受科技如何保障老百姓吃得好、吃得健康、吃得幸福。
走近未來(lái)食品，讓細(xì)胞工廠“長(zhǎng)”出食品
在人工氣候室，一株株珍貴藥用植物沐浴在恒溫恒濕的陽(yáng)光房?jī)?nèi)，它們的體內(nèi)孕育著關(guān)鍵中藥成分的合成酶，研究人員已通過(guò)酵母發(fā)酵生產(chǎn)數(shù)種中藥成分；在高通量篩選平臺(tái)，一塊塊細(xì)胞培養(yǎng)板正在等待“機(jī)器人”進(jìn)行高效篩選；在植物蛋白肉生產(chǎn)線上，植物基分離蛋白經(jīng)過(guò)復(fù)水、脫水、拆絲，與其它配料有效整合壓實(shí)后，只需要一個(gè)多小時(shí)，就產(chǎn)出了一塊塊植物蛋白肉……這些，就是江南大學(xué)未來(lái)食品科學(xué)中心的科學(xué)研究場(chǎng)景。在這里，可以看見(jiàn)未來(lái)食品的一些生產(chǎn)方式，品嘗未來(lái)食品的風(fēng)味。
“提到未來(lái)食品，大家的第一反應(yīng)往往是植物蛋白肉，但這僅僅是未來(lái)食品研發(fā)的一個(gè)方面?！苯洗髮W(xué)未來(lái)食品科學(xué)中心副主任汪超告訴《科技周刊》記者，未來(lái)食品是在傳統(tǒng)食品、現(xiàn)代食品基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來(lái)的，變革了傳統(tǒng)食物的生產(chǎn)模式，未來(lái)人們能夠通過(guò)優(yōu)化飲食方式減少慢性疾病。在綠色減碳方面，他們希望盡量減少養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體排放。微生物培養(yǎng)、植物培育技術(shù)提升了傳統(tǒng)畜禽養(yǎng)殖效能，通過(guò)原料、加工技術(shù)等方面的提升，應(yīng)對(duì)未來(lái)可能出現(xiàn)的全球食品供給短缺等情況。
近年來(lái)，植物基食品已經(jīng)走進(jìn)了千家萬(wàn)戶，逐漸為人們所認(rèn)可，但不容忽視的是其致敏性、異味、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)低于動(dòng)物蛋白等問(wèn)題。如今，另一種人造食品——細(xì)胞培養(yǎng)肉正走向市場(chǎng)?！爸参锏鞍兹怆m然是比較成熟的產(chǎn)品，但仍需要不斷改進(jìn)。”汪超表示，“我們利用細(xì)胞工程和組織工程技術(shù)，在生物反應(yīng)器中通過(guò)培養(yǎng)動(dòng)物細(xì)胞的方式生產(chǎn)動(dòng)物肌肉和脂肪，俗稱細(xì)胞培養(yǎng)肉。這種‘肉’具有與動(dòng)物肉相近的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味。”
江南大學(xué)未來(lái)食品科學(xué)中心教授周景文介紹，與動(dòng)植物相比，微生物具有生長(zhǎng)快、生產(chǎn)轉(zhuǎn)化率高的優(yōu)點(diǎn)。利用現(xiàn)代生物技術(shù)、以工程化設(shè)計(jì)理念對(duì)微生物進(jìn)行改造，再通過(guò)發(fā)酵進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)，形成規(guī)?；⑸锇l(fā)酵生產(chǎn)。他們正在通過(guò)選育和構(gòu)建高產(chǎn)量目標(biāo)蛋白的細(xì)胞工廠種子，打造具有高效、精準(zhǔn)的食品制造能力的細(xì)胞工廠。目前能夠?qū)崿F(xiàn)食品（藥品）的實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)，未來(lái)有望解決食品（藥品）的可持續(xù)供給問(wèn)題。此外，他們現(xiàn)已通過(guò)合成生物學(xué)、高通量篩選等方法，實(shí)現(xiàn)了多種黃酮類化合物的發(fā)酵法生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了黃酮類化合物在微生物中的高效異源合成。
9月23日，江南大學(xué)未來(lái)食品科學(xué)中心陳堅(jiān)院士團(tuán)隊(duì)的“細(xì)胞培養(yǎng)五花肉制備關(guān)鍵技術(shù)”通過(guò)了中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)成果鑒定。這種技術(shù)制造出來(lái)的“五花肉”，在質(zhì)構(gòu)口感、營(yíng)養(yǎng)風(fēng)味等方面與真肉更接近?！绊?xiàng)目研究成果將對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)肉產(chǎn)業(yè)化起到積極的推動(dòng)作用，細(xì)胞培養(yǎng)五花肉產(chǎn)業(yè)未來(lái)可期?！敝芫拔谋硎?。
“我們重組食品的概念，并不是模擬現(xiàn)在已經(jīng)存在的食物，而是要讓糧食、食品的品質(zhì)更好，來(lái)源可溯，質(zhì)量可控?！敝芫拔谋硎荆罢\(chéng)然，人造肉無(wú)法全部替代自然界的真肉，但肯定可以替代一部分?！?/p>
開(kāi)發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)益生菌，讓國(guó)人吃得更健康
益生菌有利于腸道平衡調(diào)節(jié)，提高機(jī)體健康水平。近年來(lái)，隨著益生菌越來(lái)越多地運(yùn)用于治療癌癥、代謝性疾病、口腔類疾病、過(guò)敏類疾病等領(lǐng)域，益生菌日益成為生命健康領(lǐng)域的關(guān)注點(diǎn)，開(kāi)發(fā)益生菌系列功能食品成為重要發(fā)展趨勢(shì)。
由中國(guó)工程院院士、江南大學(xué)校長(zhǎng)陳衛(wèi)領(lǐng)銜的江南大學(xué)“益生菌科學(xué)與技術(shù)”團(tuán)隊(duì)，多年來(lái)一直從事益生菌生理功能、益生菌特性研究、益生菌發(fā)酵與產(chǎn)業(yè)化工作，挖掘益生菌的秘密。
“益生菌科學(xué)與技術(shù)”團(tuán)隊(duì)成員劉小鳴教授告訴記者，提起益生菌，大家都很熟悉，但是，我們喝的發(fā)酵乳中，真正來(lái)源于中國(guó)的菌株并不多。較歐美而言，我國(guó)益生菌研究與應(yīng)用起步較晚。而研究發(fā)現(xiàn)，中國(guó)人和外國(guó)人的腸道菌群結(jié)構(gòu)是不一樣的。生在中國(guó)本土的優(yōu)秀益生菌，更適應(yīng)“中國(guó)腸道”?！拔覀冋谶M(jìn)行有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的益生菌類的研發(fā)工作。”
那么，中國(guó)本土的益生菌從何而來(lái)，如何研發(fā)？這是行業(yè)內(nèi)的“卡脖子”問(wèn)題。為了收集到更多的益生菌，“益生菌科學(xué)與技術(shù)”團(tuán)隊(duì)做了大量工作?！拔覀儠?huì)定期前往新疆、內(nèi)蒙古、西藏、云南、廣西等地，收集當(dāng)?shù)厝藗兊娜橹破?、發(fā)酵食品，從中提取益生菌，必要的時(shí)候，也會(huì)收集當(dāng)?shù)鼐用竦呐判刮铩！眲⑿▲Q告訴記者，益生菌的收集地點(diǎn)必須是不受污染的原始而隱秘的自然生態(tài)，這樣更能確保菌株的安全性與科研要求。隨著多年的發(fā)展，益生菌本身其實(shí)也在不斷進(jìn)化發(fā)展，留下的都是一些更加適應(yīng)人體的菌株。
收集完益生菌后，團(tuán)隊(duì)會(huì)對(duì)菌株進(jìn)行基因測(cè)序，之后經(jīng)過(guò)一系列篩選、鑒定以及科學(xué)研究，將來(lái)源清晰、功效優(yōu)良的菌株挑選出來(lái)，才能使這些優(yōu)質(zhì)的菌株可以進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)、商業(yè)化應(yīng)用?！耙话闱闆r下，篩選出一種合格的益生菌，需要2年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間?！眲⑿▲Q介紹，“我們發(fā)現(xiàn)，益生菌其實(shí)很有意思，通過(guò)調(diào)節(jié)人的腸道菌群可以發(fā)揮很多作用，比如，在湖北鐘祥發(fā)現(xiàn)的青春雙歧桿菌（CCFM8630），能夠降糖減脂、預(yù)防糖尿病、緩解代謝綜合征，在廣西巴馬發(fā)現(xiàn)的羅伊氏乳桿菌（CCFM8631），能夠調(diào)節(jié)血糖、降低膽固醇、緩解代謝綜合征，在重慶發(fā)現(xiàn)的植物乳桿菌（CCFM1137），能夠抗牙周病、緩解口臭、清潔口腔，這些定制化的益生菌配方通過(guò)臨床試驗(yàn)后，可以進(jìn)行工藝改進(jìn)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)?！?/p>
在江南大學(xué)的協(xié)同創(chuàng)新中心，有一個(gè)特殊的實(shí)驗(yàn)室，里面是一排排的柜子，保持一定的溫度和濕度，這里就是全國(guó)最大的益生菌專利菌種庫(kù)，也是益生菌的“種質(zhì)資源庫(kù)”。截至目前，這里共收集了2.5萬(wàn)多株菌種，其中擁有專利及申請(qǐng)專利的益生菌有200株，種質(zhì)資源覆蓋了可用于食品的菌種目錄上的所有菌種。
“讓人倍感振奮的是，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)益生菌市場(chǎng)，已經(jīng)越來(lái)越多地使用有本土自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的菌株。當(dāng)前我國(guó)益生菌專利申請(qǐng)量占全球總申請(qǐng)量的26%，僅次于美國(guó)?！标愋l(wèi)表示，未來(lái)，團(tuán)隊(duì)將更加科學(xué)準(zhǔn)確解釋益生菌的功能及其作用機(jī)理，既要有消費(fèi)者層面的明顯體感，更要有科學(xué)研究層面的數(shù)據(jù)證據(jù)。只有找到或看到這些能調(diào)節(jié)腸道屏障、腸道免疫和特定菌群的關(guān)鍵物質(zhì)，才能真正說(shuō)明益生菌發(fā)揮了作用。“相信在不久的將來(lái)，益生菌產(chǎn)品類型也將從發(fā)酵乳等普通食品，過(guò)渡到功能食品、微生態(tài)制劑藥品、功能日化等多個(gè)領(lǐng)域的全面、精細(xì)化應(yīng)用?！?/p>
構(gòu)建大食物觀，用科技牢牢守住“舌尖上的幸福”
近日，世界糧食計(jì)劃署發(fā)出警告稱，全球糧食危機(jī)持續(xù)加深，僅在2022年的前幾個(gè)月里，全球饑餓人口就激增，世界可能再次面臨創(chuàng)紀(jì)錄的饑餓年。中國(guó)、美國(guó)、歐盟和日本等國(guó)家和地區(qū)都將食品生物技術(shù)的發(fā)展提高到戰(zhàn)略高度。
“作為食品工業(yè)領(lǐng)域科研工作者，我們更要著力讓老百姓‘吃好飯’?！敝袊?guó)工程院院士、未來(lái)食品科學(xué)中心首席科學(xué)家陳堅(jiān)表示。在他看來(lái)，將生物學(xué)原理轉(zhuǎn)化為先進(jìn)的產(chǎn)業(yè)化要素，并應(yīng)用于食品加工中，將成為未來(lái)食品產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一?！氨Ｕ霞Z食的戰(zhàn)略安全，轉(zhuǎn)化食品效應(yīng)，需要從更高的層次來(lái)看待我們的研究。”
陳堅(jiān)指出，近年來(lái)，我國(guó)食品科技研發(fā)水平不斷增強(qiáng)，基礎(chǔ)研究水平顯著提高，已初步形成基礎(chǔ)研究與前沿技術(shù)創(chuàng)新、關(guān)鍵共性技術(shù)開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)化產(chǎn)品制造技術(shù)集成三位一體的發(fā)展新格局。但是，我國(guó)食品工業(yè)科研實(shí)力與發(fā)達(dá)國(guó)家存在差距、前沿領(lǐng)域研究力度不足、部分關(guān)鍵核心技術(shù)尚未突破、重要裝備產(chǎn)品等方面問(wèn)題依然存在?！凹Z食、食品與人民群眾關(guān)于美好生活的向往息息相關(guān)。在這一情況下，我們更要居安思危，自立自強(qiáng)。中國(guó)人對(duì)美食的熱愛(ài)，是我們精益求精的動(dòng)力。國(guó)內(nèi)的巨大市場(chǎng)、齊全的工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈也給予我們底氣。我們可以相信，隨著人類對(duì)合成生物學(xué)制造技術(shù)的駕馭和運(yùn)用，正在顛覆傳統(tǒng)的食品生產(chǎn)和供給方式。采用合成生物學(xué)實(shí)現(xiàn)人工合成淀粉的概念和技術(shù)創(chuàng)新，不僅對(duì)未來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特別是糧食生產(chǎn)具有革命性影響，對(duì)全球生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展也有里程碑意義?！?/p>
民以食為天。好的未來(lái)食品只有走出實(shí)驗(yàn)室，走向百姓餐桌，讓人們吃得好、吃得健康才能夠?qū)崿F(xiàn)食品工業(yè)的意義。因此，食品工業(yè)的產(chǎn)學(xué)研最能夠被老百姓感知。陳堅(jiān)表示，發(fā)揮大學(xué)與企業(yè)這兩個(gè)核心要素的作用，對(duì)食品行業(yè)創(chuàng)新具有重要作用?！鞍l(fā)現(xiàn)”是大學(xué)在科技創(chuàng)新中的首要任務(wù)，是實(shí)現(xiàn)“從無(wú)到有”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。“發(fā)展”是企業(yè)在創(chuàng)新中的首要任務(wù)，是實(shí)現(xiàn)“從有到好”的重要環(huán)節(jié)。大學(xué)科技研究中的“發(fā)現(xiàn)”環(huán)節(jié)與企業(yè)科技轉(zhuǎn)化中的“發(fā)展”環(huán)節(jié)緊密相扣，促進(jìn)食品行業(yè)發(fā)展。
“隨著生物技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)和先進(jìn)制造等技術(shù)的快速興起，食品科學(xué)正迎來(lái)大發(fā)展的‘黃金期’。高校作為科技第一生產(chǎn)力和人才第一資源的重要結(jié)合點(diǎn)，肩負(fù)著培養(yǎng)創(chuàng)新人才和提升創(chuàng)新能力的雙重使命?！标愋l(wèi)告訴記者，“現(xiàn)階段，我們要盡快從傳統(tǒng)的糧食觀中走出來(lái)，通過(guò)逐步樹(shù)立和科學(xué)構(gòu)建‘大食物觀’，讓糧食安全更穩(wěn)固、食物營(yíng)養(yǎng)更全面、食物生產(chǎn)更低碳、食品科技更面向未來(lái)、‘食育’教育更普及，從而牢牢守住人民群眾‘舌尖上的幸?！??！苯洗髮W(xué)將深入學(xué)習(xí)貫徹黨的二十大精神，進(jìn)一步著眼人民群眾的食品安全與營(yíng)養(yǎng)健康，以一流學(xué)科“食品科學(xué)與工程”為支撐，聚焦食品營(yíng)養(yǎng)與健康、食品加工與智能制造、食品安全與質(zhì)量控制等與產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)的學(xué)科方向，加快關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，突破食品科學(xué)技術(shù)瓶頸，推動(dòng)食品產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，為食品產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化道路的探索作出新的更大貢獻(xiàn)。
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