中國食品工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

自21世紀(jì)以來，中國食品工業(yè)快速發(fā)展。目前,食品產(chǎn)業(yè)逐漸由農(nóng)業(yè)主導(dǎo)型向食品工業(yè)主導(dǎo)型轉(zhuǎn)變;食品工業(yè)也正在由傳統(tǒng)食品加工業(yè)向現(xiàn)代食品制造業(yè)轉(zhuǎn)變。與此相對應(yīng),消費(fèi)者對食品健康和安全程度的關(guān)注及要求也在不斷提高,這就需要我國食品工業(yè)不斷提高自身的科學(xué)技術(shù)水平和生產(chǎn)水平。本文簡要介紹了我國食品科技發(fā)展現(xiàn)狀,并著重探討了中國傳統(tǒng)食品以及健康食品的最新研究進(jìn)展和產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀。1—中國食品科技發(fā)展?fàn)顩r“國以民為本,民以食為天”。充分合理地利用和開發(fā)以農(nóng)、牧、漁產(chǎn)品為主的食品資源,是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要舉措,是解決我國未來人口飲食和營養(yǎng)問題的重要途徑。食品工業(yè)是永恒不衰的生命工業(yè),發(fā)展食品工業(yè)對我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。近10年來,中國食品工業(yè)取得了長足進(jìn)步,已發(fā)展成為中國工業(yè)經(jīng)濟(jì)中頗具競爭實力和發(fā)展優(yōu)勢的重要產(chǎn)業(yè),連續(xù)13年位居制造業(yè)之首。2006年全國規(guī)模以上食品工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)總產(chǎn)值21587億元人民幣(不含煙草),占全國工業(yè)總產(chǎn)值的6.8%。中國一些重要食品的產(chǎn)量,如啤酒、食用油、飲料、味精等已經(jīng)位居世界前列。目前,中國食品工業(yè)持續(xù)快速、健康發(fā)展,部分食品企業(yè)的加工技術(shù)和裝備接近或達(dá)到國際領(lǐng)先水平,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)趨于優(yōu)化,有效滿足了消費(fèi)者日益增長的多層次需求。中國食品工業(yè)發(fā)展在很大程度上歸功于我國近年來在食品科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域人才培養(yǎng)和研究水平的迅猛發(fā)展。目前,全國200余所高校設(shè)有食品類專業(yè),分布在31個省、市的綜合、工科、農(nóng)業(yè)、工商、醫(yī)學(xué)、師范、民族等院校中。每年招收約2.8萬名本科生和6000名研究生,形成了以本科和研究生教育為主體,全方位的食品科學(xué)與工程人才培養(yǎng)體系。其中,建有食品科學(xué)與工程專業(yè)一級學(xué)科博士點(diǎn)的學(xué)校13所,碩士點(diǎn)的學(xué)校32所;二級學(xué)科博士點(diǎn)的院校24所,碩士點(diǎn)的院校100多所。到目前為止,食品科學(xué)與工程一級學(xué)科下屬二級學(xué)科有4個國家重點(diǎn)學(xué)科,分別是食品科學(xué)(江南大學(xué)、南昌大學(xué)、華南理工大學(xué))、糧食、油脂及植物蛋白工程(江南大學(xué))、農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程(中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、江南大學(xué))和水產(chǎn)品加工及貯藏工程(中國海洋大學(xué)、江南大學(xué))。江南大學(xué)“食品科學(xué)與工程”于2007年被教育部認(rèn)定為首批一級國家重點(diǎn)學(xué)科。與食品領(lǐng)域教育水平和人才培養(yǎng)力度的不斷提高相對應(yīng),我國食品科學(xué)研究的綜合實力也得到進(jìn)一步提升。近年來,各食品科研院校通過引進(jìn)和培養(yǎng)一大批高層次的學(xué)術(shù)骨干,學(xué)術(shù)梯隊的結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化,逐漸形成了一支以中青年教師為主體,年齡結(jié)構(gòu)合理,學(xué)歷層次高,不同專業(yè)相互配套,富有開拓和知識創(chuàng)新能力的學(xué)術(shù)骨干隊伍。目前我國食品教育、科研領(lǐng)域已有教授500余人,研究團(tuán)隊100多個。與此同時,中國已經(jīng)建立了由政府支持、國際合作、大學(xué)與知名食品企業(yè)共建的100多個食品科研基地和研發(fā)中心,通過積極參加和組織國際學(xué)術(shù)活動,開展國際合作科研項目,并參與國際食品組織的工作。中國食品科學(xué)家與國際學(xué)者關(guān)系融洽,國際影響力提高。目前,國家對食品科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的科研投入和支持力度逐年加大,特別是“十一五”以來,國家先后推出的科技支撐計劃、高技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展計劃(“863”計劃)和國家自然科學(xué)基金等項目中,食品及其相關(guān)學(xué)科,即食品生物技術(shù)、功能性食品、農(nóng)產(chǎn)品加工、現(xiàn)代奶業(yè)、食品安全等研究項目增加,經(jīng)費(fèi)強(qiáng)度提高。其中,國家“十一五”科技支撐計劃在食品科研方面立項總計9個項目,108個課題,總投入經(jīng)費(fèi)達(dá)6億元人民幣。“863”計劃在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域投入總經(jīng)費(fèi)7億多元人民幣,其中與食品科學(xué)技術(shù)直接相關(guān)的項目資助額度超過1億元人民幣。同時,食品科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的科學(xué)研究也取得了豐碩的成果,特別是在食品生物技術(shù)、食品加工、功能性食品以及食品安全等重大關(guān)鍵和共性技術(shù)與理論方面取得了具有先進(jìn)性和創(chuàng)新性的科技成果。2007年,我國科研人員在國際學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表食品類SCI論文3000多篇,在食品領(lǐng)域申請國內(nèi)外專利達(dá)8700余項,約占全國專利總數(shù)的2%。這些科技成果直接或間接地轉(zhuǎn)化為巨大的生產(chǎn)力,促使食品工業(yè)步入從數(shù)量增長向營養(yǎng)、健康和安全的轉(zhuǎn)變,產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)和社會效益。本文將重點(diǎn)圍繞現(xiàn)代生物技術(shù)在我國傳統(tǒng)食品中的應(yīng)用以及具有資源特色的中國健康食品開發(fā)這兩個具有我國特色的食品研究領(lǐng)域,探討近年來中國食品科技的進(jìn)展。2生物技術(shù)的應(yīng)用,實現(xiàn)了傳統(tǒng)食品的部分進(jìn)步中國傳統(tǒng)食品有著悠久的歷史和豐富的內(nèi)涵,不僅分布廣泛、口感風(fēng)味多樣,而且具有豐富的營養(yǎng)價值和保健功能,深深地植根于中國人的飲食生活中。近年來,中國在應(yīng)用高新技術(shù)改造和發(fā)展傳統(tǒng)食品方面取得了長足的進(jìn)步,改變了中國傳統(tǒng)食品工業(yè)的面貌,促進(jìn)了新產(chǎn)品的研制和開發(fā),推動了中國傳統(tǒng)食品的工業(yè)化和現(xiàn)代化,年產(chǎn)值達(dá)到1500億人民幣。這些技術(shù)中尤以生物技術(shù)的影響最為顯著。功能微生物學(xué)、微生物生態(tài)學(xué)、現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)、酶學(xué)、風(fēng)味化學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步,加強(qiáng)了對中國傳統(tǒng)食品生產(chǎn)過程中生物化學(xué)過程的控制,促進(jìn)了生產(chǎn)效率和規(guī)模的增加,提高了產(chǎn)品質(zhì)量和安全性。現(xiàn)對現(xiàn)代生物技術(shù)在具有代表性的中國傳統(tǒng)食品(黃酒、醋、醬油、腐乳和發(fā)酵乳制品等)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用情況作簡要介紹。2.1生物技術(shù)的應(yīng)用黃酒起源于中國,是世界上最古老的酒精飲料之一。每年中國的黃酒消費(fèi)量超過200億L。黃酒的產(chǎn)地主要分布在南方,以浙江紹興黃酒為代表的麥曲稻米酒是黃酒歷史最悠久、最有代表性的產(chǎn)品。傳統(tǒng)黃酒主要是由糯米、麥曲(作為糖化劑)和酵母(發(fā)酵劑)混合發(fā)酵得到。其發(fā)酵工藝的一個重要特征是同步糖化和發(fā)酵。但是近年來隨著淀粉酶和糖化酶制劑的大規(guī)模商業(yè)開發(fā)和應(yīng)用,促進(jìn)了液化法發(fā)酵黃酒新工藝,提高了糖化發(fā)酵力和糧食利用率。此外,蛋白酶和脂肪酶的添加進(jìn)一步改善了黃酒的澄清度、口味和香氣[2～4]。在傳統(tǒng)黃酒釀造過程中,麥曲具有極其重要的作用,而麥曲中的微生物系統(tǒng)又對麥曲的品質(zhì)至關(guān)重要。麥曲中的微生物包括霉菌、細(xì)菌、酵母等種類,其組成受原料、環(huán)境等諸多因素的影響,比較復(fù)雜。由于這個微生物體系在很大程度上決定了黃酒的風(fēng)味、口感,因此對麥曲微生物體系的鑒定尤為重要。以前,由于傳統(tǒng)技術(shù)手段的限制,國內(nèi)對黃酒麥曲中微生物的系統(tǒng)研究不夠。近年來,隨著分子生物技術(shù)的發(fā)展及在相關(guān)科研中的廣泛應(yīng)用,國內(nèi)科研人員對整個麥曲中的微生物體系以及微生物種群之間的相互影響關(guān)系進(jìn)行了較為深入地研究。現(xiàn)代分子生物技術(shù)的應(yīng)用極大地促進(jìn)了人們對黃酒麥曲的微生物系統(tǒng)及釀造過程中微生物的酶作用及代謝機(jī)理的認(rèn)識,為黃酒釀造技術(shù)的改進(jìn)提供理論基礎(chǔ)[5～7]。2.2微生物的發(fā)酵醬油是世界上最古老的調(diào)味品之一,在中國已有2500年的歷史。從漢唐時期起,醬油被用來指代由大豆和小麥經(jīng)“全料制麴”、“天然踩黃”工藝釀造而成的咸香型調(diào)味液。目前全世界的醬油產(chǎn)量為800萬t,中國市場占全球市場的一半以上,約500萬t。大部分的中國醬油生產(chǎn)采用低鹽固態(tài)發(fā)酵,生產(chǎn)的是中等質(zhì)量產(chǎn)品;高端醬油產(chǎn)品采用高鹽稀釋發(fā)酵工藝,但市場份額較小。醬油發(fā)酵是一個復(fù)雜過程,包括真菌、酵母和乳酸菌的參與。其中最重要的微生物是真菌,尤其是曲霉,主要負(fù)責(zé)淀粉的降解和把蛋白質(zhì)降解為鮮、甜的氨基酸和肽;同時酵母和細(xì)菌在風(fēng)味形成中也起重要作用。我國科研人員利用現(xiàn)代生物技術(shù),分離、鑒定了性狀優(yōu)良的米曲霉,并對其生長過程中分泌的多種酶系和相關(guān)發(fā)酵特性進(jìn)行了深入研究,以提高醬油的色、香、味。此外,一些研究發(fā)現(xiàn),結(jié)合米曲霉、黑曲霉等曲霉混合制曲的方法可提高原料的利用率和醬油風(fēng)味[8～10]。對于菌種的研究主要集中在產(chǎn)香酵母的選育與應(yīng)用方面,同時結(jié)合淋油技術(shù)的改革,為醬油品質(zhì)的提高發(fā)揮了積極的作用。這些研究成果已被應(yīng)用于我國醬油的商業(yè)化生產(chǎn)[11～12]。在醬油釀造中起主要作用的是微生物分泌的各種酶,即通過各種酶的作用來完成醬油釀造中各類生化反應(yīng),把原料中的不溶性高分子物質(zhì)分解成低分子化合物。因此發(fā)酵過程中酶系是否豐富、酶活是否高將直接影響醬油的產(chǎn)量和質(zhì)量。我國科研和生產(chǎn)人員應(yīng)用不同的酶制劑(主要有蛋白酶、淀粉酶、糖化酶、纖維素酶等),采用“半曲半酶法”、“中間補(bǔ)酶法”等方法生產(chǎn)醬油,提高了醬油質(zhì)量及產(chǎn)品出品率,降低了生產(chǎn)成本[13～14]。2.3傳統(tǒng)釀酒過程中的微生物生態(tài)作為調(diào)味品,發(fā)酵醋占有中國四分之一的調(diào)味品市場。我國傳統(tǒng)的醋通常是由谷物,如米、黍、大麥等經(jīng)固態(tài)發(fā)酵獲得,這與西方國家生產(chǎn)的來源于水果的醋有顯著的不同。同其它傳統(tǒng)發(fā)酵食品相似,我國傳統(tǒng)醋的發(fā)酵也需要多種微生物參與,不同于歐美國家中普遍采用的單一純培養(yǎng)醋酸菌的深層液態(tài)發(fā)酵食醋工藝。由于多種微生物參與了醋的生產(chǎn),醋中的代謝產(chǎn)物極為復(fù)雜,產(chǎn)品的性質(zhì)各異。因此,我國傳統(tǒng)醋生產(chǎn)中的微生物生態(tài)學(xué)近年來受到廣泛關(guān)注。通過對鎮(zhèn)江恒順醋中好氧固態(tài)發(fā)酵中細(xì)菌群落的16SrDNA庫的系統(tǒng)發(fā)育分析,參與恒順香醋發(fā)酵過程的細(xì)菌包括乳酸菌、醋酸菌、葡糖酸醋桿菌、葡萄球菌等。除細(xì)菌之外,包括酵母菌、霉菌等在內(nèi)的真菌對醋發(fā)酵的順利進(jìn)行以及成品風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生也具有重要的作用。但是對醋醅中真菌的群落結(jié)構(gòu)及功能仍需進(jìn)一步研究,以便更好地揭示傳統(tǒng)釀醋的過程。傳統(tǒng)醋的發(fā)酵是在陶罐中進(jìn)行酒精和醋酸發(fā)酵。近年來,醋的市場需求刺激了醋的生產(chǎn)。液態(tài)酒精發(fā)酵和固態(tài)醋酸發(fā)酵的組合生產(chǎn)非常適合規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。為了增加醋的產(chǎn)量,很多工廠采用現(xiàn)代酒精和黃酒發(fā)酵的技術(shù)和設(shè)備。大型發(fā)酵罐的使用提高了原料的轉(zhuǎn)化率,降低了生產(chǎn)成本,促進(jìn)了生產(chǎn)工藝控制,極大地提高了生產(chǎn)效率。2.4菌種細(xì)菌發(fā)酵腐乳是豆腐經(jīng)固體發(fā)酵制得的一種質(zhì)構(gòu)細(xì)膩柔滑、滋味鮮美的佐餐食品和調(diào)味品,被稱為“中國奶酪”(Chinesecheese)。我國目前大多數(shù)腐乳都為發(fā)霉型,使用的發(fā)酵菌種有霉菌類,如毛霉、根霉;細(xì)菌類,包括藤黃微球菌、枯草桿菌和魯氏酵母等。目前用于釀造腐乳的菌種主要是毛霉,其次是根霉。由于我國采用的毛霉菌種大多數(shù)為低溫毛霉屬,不適于夏季高溫生長,因此研究人員正致力于篩選和誘變得到一些耐高溫的生產(chǎn)菌株以用于生產(chǎn)。另外多種菌株發(fā)酵也是目前研究的一個方向[17～19]。傳統(tǒng)腐乳含鹽量較高,與近年國際上提倡的食品低鹽化相抵觸。但是一定的食鹽含量對于保持腐乳的風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)以及在后發(fā)酵階段防止蛋白質(zhì)被過度分解和延長腐乳的保質(zhì)期有重要作用。腐乳低鹽化會引起產(chǎn)品酥爛易碎、發(fā)酸發(fā)臭、保質(zhì)期短等問題,因此在開發(fā)低鹽化腐乳時應(yīng)注重對改善產(chǎn)品風(fēng)味及延長產(chǎn)品保質(zhì)期的研究。2.5乳酸菌的研究我國蒙古族、哈薩克族、藏族等一些少數(shù)民族一直有制作和食用發(fā)酵乳制品的習(xí)俗。具有代表性的傳統(tǒng)發(fā)酵乳制品有酸牛奶、酸馬奶、馬奶酒、奶干、奶豆腐、乳扇、乳餅等。它們所采用的原料、工藝等方面的差異使得我國乳酸菌資源非常豐富,且具備很好的生物多樣性和基因多樣性。近年來,我國科研人員開始重視這些傳統(tǒng)發(fā)酵乳制品中乳酸菌資源的搜集、保存及資源庫的建立工作,并在此基礎(chǔ)上篩選開發(fā)出一些發(fā)酵特性良好并具有益生作用的優(yōu)良乳酸菌菌種。這對今后我國乳酸菌資源可持續(xù)利用及提升我國乳品工業(yè)的核心技術(shù)有著重要的意義[21～22]。目前,我國科研人員已經(jīng)完成了針對一株篩選自內(nèi)蒙古傳統(tǒng)酸馬奶中益生乳酸菌(LactobacilluscaseiZhang)的全基因組序列測定,并對該菌株蛋白組學(xué)進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究。該研究為分析益生乳酸菌生物學(xué)功能及機(jī)制,進(jìn)而改造和選育優(yōu)良益生菌奠定了基礎(chǔ)。對提高我國益生乳酸菌的研究水平和我國乳酸菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到積極的促進(jìn)作用。中國人民在長期的生產(chǎn)實踐過程中發(fā)明了很多有鮮明特色的傳統(tǒng)發(fā)酵食品。這些發(fā)酵食品長期以來基本沿用傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式。近年來現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展極大地促進(jìn)了該領(lǐng)域的發(fā)展,使其生產(chǎn)更規(guī)范化和現(xiàn)代化。我國傳統(tǒng)發(fā)酵食品正通過自身科學(xué)技術(shù)革新和國際交流、合作,在人們的現(xiàn)代健康生活中扮演越來越重要的角色。3功能食品的研究中國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,使健康食品成為中國食品工業(yè)的發(fā)展趨勢之一。以“藥食同源”為理論基礎(chǔ),結(jié)合東方特有的傳統(tǒng)食品資源,運(yùn)用生物制備、先進(jìn)提取和分離技術(shù)、構(gòu)效理論與營養(yǎng)基因組學(xué),我國科研工作者和企業(yè)研發(fā)人員圍繞功能性碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、多酚、黃酮和益生元等展開深入研究,形成了具有中國特色并符合國際潮流的現(xiàn)代功能食品體系。現(xiàn)重點(diǎn)分析幾種具有資源特色的典型中國健康食品的研究、開發(fā)和生產(chǎn)情況。3.1功能飲料的應(yīng)用茶在中國具有極其悠久的歷史。它不僅風(fēng)味獨(dú)特,而且具有很好的保健功效。茶葉含有多種化學(xué)成分,其中以多酚類物質(zhì)為主。茶多酚是茶葉中所含的一類多羥基酚類化合物的總稱,包括兒茶素、類黃銅、酚酸等,具有降血脂、抗癌、抗紫外輻射、抗衰老、抑菌等功能活性。茶葉中另一類重要的功能成分是生物堿,主要包括咖啡堿及少量的可可堿和茶葉堿。研究表明咖啡堿具有提神效果,并能促進(jìn)血液循環(huán),降低膽固醇,防止動脈硬化以及利尿功效[24～25]。近年來,隨著人們對于健康生活的需求及對茶葉功能活性的認(rèn)識,茶飲料逐漸為人們所接受。目前其在國內(nèi)外飲料市場中占據(jù)的比例越來越大。在茶飲料的生產(chǎn)及存放過程中,如何保證產(chǎn)品的澄清度是極為關(guān)鍵的因素。另外,新型茶功能飲料和食品的開發(fā)對茶功能性成分的濃縮和分離也提出更高的要求。近年來,各種膜技術(shù)包括微濾、超濾和納濾被引入茶葉的澄清和功能成分濃縮及分離上[26～28]。這些膜技術(shù)與柱分離、超臨界萃取、微膠囊包埋等技術(shù)相結(jié)合,為茶葉功能性成分的高效開發(fā)與利用提供了有效的途徑[29～30]。3.2銀杏制品的提取技術(shù)銀杏是一種古老的樹種,在我國的分布較廣。我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)很早就發(fā)現(xiàn)銀杏果葉的藥用價值。研究表明銀杏葉中黃酮類化合物含量較高,主要包括四大類,即:黃酮及其苷、黃酮醇及其苷、雙黃酮和兒茶素。它們具有改善心腦血管循環(huán)、抗凝、清除自由基、保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)等功能作用[31～32]。目前我國銀杏的綜合開發(fā)利用發(fā)展很快,各類銀杏加工企業(yè)迅速崛起,銀杏系列產(chǎn)品的年綜合效益已超過30億元人民幣。市場上常見的銀杏制品大部分以沖劑、片劑、膠囊、口服液等形式存在。隨著對銀杏黃酮類化合物研究的深入及高端產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)的需要,黃酮類化合物的提取技術(shù)越來越受到重視。國內(nèi)常用的提取技術(shù)是有機(jī)溶劑提取法,主要采用乙醇作溶劑。目前,科研人員正通過超聲波和微波等輔助技術(shù)來提高溶劑提取的得率。酶浸漬萃取和超臨界萃取技術(shù)由于萃取速度快、效率高、操作簡單、條件溫和等特點(diǎn),也可能成為替代傳統(tǒng)萃取分離工藝的良好選擇。此外,我國科研人員還在探索通過細(xì)胞培養(yǎng)和固定化技術(shù)生產(chǎn)黃酮類化合物的可能性,以便為今后大規(guī)模生產(chǎn)銀杏活性成分奠定基礎(chǔ)[34～35]。3.3低聚糖的研究歷程低聚糖又稱寡糖,是單糖經(jīng)糖苷鍵縮聚而成的低分子糖類聚合物。功能性低聚糖專指具有促進(jìn)人體雙岐桿菌的增殖功能并不為人體消化的一類低聚糖。常見的功能性低聚糖包括低聚果糖、低聚異麥芽糖、低聚木糖、低聚甘露糖、低聚半乳糖等。研究表明,除了能夠改善腸道功能外,功能性低聚糖還具有激活免疫,延緩衰老,降低血脂和血壓