中国食品工业发展现状与趋势

中国食品工业发展现状与趋势

自21世纪以来，中国食品工业快速发展。目前,食品产业逐渐由农业主导型向食品工业主导型转变;食品工业也正在由传统食品加工业向现代食品制造业转变。与此相对应,消费者对食品健康和安全程度的关注及要求也在不断提高,这就需要我国食品工业不断提高自身的科学技术水平和生产水平。本文简要介绍了我国食品科技发展现状,并着重探讨了中国传统食品以及健康食品的最新研究进展和产业现状。1—中国食品科技发展状况“国以民为本,民以食为天”。充分合理地利用和开发以农、牧、渔产品为主的食品资源,是国民经济发展的重要举措,是解决我国未来人口饮食和营养问题的重要途径。食品工业是永恒不衰的生命工业,发展食品工业对我国国民经济的持续发展具有重要的战略意义。近10年来,中国食品工业取得了长足进步,已发展成为中国工业经济中颇具竞争实力和发展优势的重要产业,连续13年位居制造业之首。2006年全国规模以上食品工业企业实现总产值21587亿元人民币(不含烟草),占全国工业总产值的6.8%。中国一些重要食品的产量,如啤酒、食用油、饮料、味精等已经位居世界前列。目前,中国食品工业持续快速、健康发展,部分食品企业的加工技术和装备接近或达到国际领先水平,产品结构趋于优化,有效满足了消费者日益增长的多层次需求。中国食品工业发展在很大程度上归功于我国近年来在食品科学技术领域人才培养和研究水平的迅猛发展。目前,全国200余所高校设有食品类专业,分布在31个省、市的综合、工科、农业、工商、医学、师范、民族等院校中。每年招收约2.8万名本科生和6000名研究生,形成了以本科和研究生教育为主体,全方位的食品科学与工程人才培养体系。其中,建有食品科学与工程专业一级学科博士点的学校13所,硕士点的学校32所;二级学科博士点的院校24所,硕士点的院校100多所。到目前为止,食品科学与工程一级学科下属二级学科有4个国家重点学科,分别是食品科学(江南大学、南昌大学、华南理工大学)、粮食、油脂及植物蛋白工程(江南大学)、农产品加工及贮藏工程(中国农业大学、江南大学)和水产品加工及贮藏工程(中国海洋大学、江南大学)。江南大学“食品科学与工程”于2007年被教育部认定为首批一级国家重点学科。与食品领域教育水平和人才培养力度的不断提高相对应,我国食品科学研究的综合实力也得到进一步提升。近年来,各食品科研院校通过引进和培养一大批高层次的学术骨干,学术梯队的结构不断优化,逐渐形成了一支以中青年教师为主体,年龄结构合理,学历层次高,不同专业相互配套,富有开拓和知识创新能力的学术骨干队伍。目前我国食品教育、科研领域已有教授500余人,研究团队100多个。与此同时,中国已经建立了由政府支持、国际合作、大学与知名食品企业共建的100多个食品科研基地和研发中心,通过积极参加和组织国际学术活动,开展国际合作科研项目,并参与国际食品组织的工作。中国食品科学家与国际学者关系融洽,国际影响力提高。目前,国家对食品科学技术领域的科研投入和支持力度逐年加大,特别是“十一五”以来,国家先后推出的科技支撑计划、高技术研究与产业化发展计划(“863”计划)和国家自然科学基金等项目中,食品及其相关学科,即食品生物技术、功能性食品、农产品加工、现代奶业、食品安全等研究项目增加,经费强度提高。其中,国家“十一五”科技支撑计划在食品科研方面立项总计9个项目,108个课题,总投入经费达6亿元人民币。“863”计划在现代农业技术领域投入总经费7亿多元人民币,其中与食品科学技术直接相关的项目资助额度超过1亿元人民币。同时,食品科学与技术领域的科学研究也取得了丰硕的成果,特别是在食品生物技术、食品加工、功能性食品以及食品安全等重大关键和共性技术与理论方面取得了具有先进性和创新性的科技成果。2007年,我国科研人员在国际学术刊物上发表食品类SCI论文3000多篇,在食品领域申请国内外专利达8700余项,约占全国专利总数的2%。这些科技成果直接或间接地转化为巨大的生产力,促使食品工业步入从数量增长向营养、健康和安全的转变,产生了明显的经济和社会效益。本文将重点围绕现代生物技术在我国传统食品中的应用以及具有资源特色的中国健康食品开发这两个具有我国特色的食品研究领域,探讨近年来中国食品科技的进展。2生物技术的应用,实现了传统食品的部分进步中国传统食品有着悠久的历史和丰富的内涵,不仅分布广泛、口感风味多样,而且具有丰富的营养价值和保健功能,深深地植根于中国人的饮食生活中。近年来,中国在应用高新技术改造和发展传统食品方面取得了长足的进步,改变了中国传统食品工业的面貌,促进了新产品的研制和开发,推动了中国传统食品的工业化和现代化,年产值达到1500亿人民币。这些技术中尤以生物技术的影响最为显著。功能微生物学、微生物生态学、现代发酵技术、酶学、风味化学等相关领域的科学发展和技术进步,加强了对中国传统食品生产过程中生物化学过程的控制,促进了生产效率和规模的增加,提高了产品质量和安全性。现对现代生物技术在具有代表性的中国传统食品(黄酒、醋、酱油、腐乳和发酵乳制品等)生产过程中的应用情况作简要介绍。2.1生物技术的应用黄酒起源于中国,是世界上最古老的酒精饮料之一。每年中国的黄酒消费量超过200亿L。黄酒的产地主要分布在南方,以浙江绍兴黄酒为代表的麦曲稻米酒是黄酒历史最悠久、最有代表性的产品。传统黄酒主要是由糯米、麦曲(作为糖化剂)和酵母(发酵剂)混合发酵得到。其发酵工艺的一个重要特征是同步糖化和发酵。但是近年来随着淀粉酶和糖化酶制剂的大规模商业开发和应用,促进了液化法发酵黄酒新工艺,提高了糖化发酵力和粮食利用率。此外,蛋白酶和脂肪酶的添加进一步改善了黄酒的澄清度、口味和香气[2～4]。在传统黄酒酿造过程中,麦曲具有极其重要的作用,而麦曲中的微生物系统又对麦曲的品质至关重要。麦曲中的微生物包括霉菌、细菌、酵母等种类,其组成受原料、环境等诸多因素的影响,比较复杂。由于这个微生物体系在很大程度上决定了黄酒的风味、口感,因此对麦曲微生物体系的鉴定尤为重要。以前,由于传统技术手段的限制,国内对黄酒麦曲中微生物的系统研究不够。近年来,随着分子生物技术的发展及在相关科研中的广泛应用,国内科研人员对整个麦曲中的微生物体系以及微生物种群之间的相互影响关系进行了较为深入地研究。现代分子生物技术的应用极大地促进了人们对黄酒麦曲的微生物系统及酿造过程中微生物的酶作用及代谢机理的认识,为黄酒酿造技术的改进提供理论基础[5～7]。2.2微生物的发酵酱油是世界上最古老的调味品之一,在中国已有2500年的历史。从汉唐时期起,酱油被用来指代由大豆和小麦经“全料制麴”、“天然踩黄”工艺酿造而成的咸香型调味液。目前全世界的酱油产量为800万t,中国市场占全球市场的一半以上,约500万t。大部分的中国酱油生产采用低盐固态发酵,生产的是中等质量产品;高端酱油产品采用高盐稀释发酵工艺,但市场份额较小。酱油发酵是一个复杂过程,包括真菌、酵母和乳酸菌的参与。其中最重要的微生物是真菌,尤其是曲霉,主要负责淀粉的降解和把蛋白质降解为鲜、甜的氨基酸和肽;同时酵母和细菌在风味形成中也起重要作用。我国科研人员利用现代生物技术,分离、鉴定了性状优良的米曲霉,并对其生长过程中分泌的多种酶系和相关发酵特性进行了深入研究,以提高酱油的色、香、味。此外,一些研究发现,结合米曲霉、黑曲霉等曲霉混合制曲的方法可提高原料的利用率和酱油风味[8～10]。对于菌种的研究主要集中在产香酵母的选育与应用方面,同时结合淋油技术的改革,为酱油品质的提高发挥了积极的作用。这些研究成果已被应用于我国酱油的商业化生产[11～12]。在酱油酿造中起主要作用的是微生物分泌的各种酶,即通过各种酶的作用来完成酱油酿造中各类生化反应,把原料中的不溶性高分子物质分解成低分子化合物。因此发酵过程中酶系是否丰富、酶活是否高将直接影响酱油的产量和质量。我国科研和生产人员应用不同的酶制剂(主要有蛋白酶、淀粉酶、糖化酶、纤维素酶等),采用“半曲半酶法”、“中间补酶法”等方法生产酱油,提高了酱油质量及产品出品率,降低了生产成本[13～14]。2.3传统酿酒过程中的微生物生态作为调味品,发酵醋占有中国四分之一的调味品市场。我国传统的醋通常是由谷物,如米、黍、大麦等经固态发酵获得,这与西方国家生产的来源于水果的醋有显著的不同。同其它传统发酵食品相似,我国传统醋的发酵也需要多种微生物参与,不同于欧美国家中普遍采用的单一纯培养醋酸菌的深层液态发酵食醋工艺。由于多种微生物参与了醋的生产,醋中的代谢产物极为复杂,产品的性质各异。因此,我国传统醋生产中的微生物生态学近年来受到广泛关注。通过对镇江恒顺醋中好氧固态发酵中细菌群落的16SrDNA库的系统发育分析,参与恒顺香醋发酵过程的细菌包括乳酸菌、醋酸菌、葡糖酸醋杆菌、葡萄球菌等。除细菌之外,包括酵母菌、霉菌等在内的真菌对醋发酵的顺利进行以及成品风味物质的产生也具有重要的作用。但是对醋醅中真菌的群落结构及功能仍需进一步研究,以便更好地揭示传统酿醋的过程。传统醋的发酵是在陶罐中进行酒精和醋酸发酵。近年来,醋的市场需求刺激了醋的生产。液态酒精发酵和固态醋酸发酵的组合生产非常适合规模化工业生产。为了增加醋的产量,很多工厂采用现代酒精和黄酒发酵的技术和设备。大型发酵罐的使用提高了原料的转化率,降低了生产成本,促进了生产工艺控制,极大地提高了生产效率。2.4菌种细菌发酵腐乳是豆腐经固体发酵制得的一种质构细腻柔滑、滋味鲜美的佐餐食品和调味品,被称为“中国奶酪”(Chinesecheese)。我国目前大多数腐乳都为发霉型,使用的发酵菌种有霉菌类,如毛霉、根霉;细菌类,包括藤黄微球菌、枯草杆菌和鲁氏酵母等。目前用于酿造腐乳的菌种主要是毛霉,其次是根霉。由于我国采用的毛霉菌种大多数为低温毛霉属,不适于夏季高温生长,因此研究人员正致力于筛选和诱变得到一些耐高温的生产菌株以用于生产。另外多种菌株发酵也是目前研究的一个方向[17～19]。传统腐乳含盐量较高,与近年国际上提倡的食品低盐化相抵触。但是一定的食盐含量对于保持腐乳的风味和质构以及在后发酵阶段防止蛋白质被过度分解和延长腐乳的保质期有重要作用。腐乳低盐化会引起产品酥烂易碎、发酸发臭、保质期短等问题,因此在开发低盐化腐乳时应注重对改善产品风味及延长产品保质期的研究。2.5乳酸菌的研究我国蒙古族、哈萨克族、藏族等一些少数民族一直有制作和食用发酵乳制品的习俗。具有代表性的传统发酵乳制品有酸牛奶、酸马奶、马奶酒、奶干、奶豆腐、乳扇、乳饼等。它们所采用的原料、工艺等方面的差异使得我国乳酸菌资源非常丰富,且具备很好的生物多样性和基因多样性。近年来,我国科研人员开始重视这些传统发酵乳制品中乳酸菌资源的搜集、保存及资源库的建立工作,并在此基础上筛选开发出一些发酵特性良好并具有益生作用的优良乳酸菌菌种。这对今后我国乳酸菌资源可持续利用及提升我国乳品工业的核心技术有着重要的意义[21～22]。目前,我国科研人员已经完成了针对一株筛选自内蒙古传统酸马奶中益生乳酸菌(LactobacilluscaseiZhang)的全基因组序列测定,并对该菌株蛋白组学进行了较系统的研究。该研究为分析益生乳酸菌生物学功能及机制,进而改造和选育优良益生菌奠定了基础。对提高我国益生乳酸菌的研究水平和我国乳酸菌产业的发展起到积极的促进作用。中国人民在长期的生产实践过程中发明了很多有鲜明特色的传统发酵食品。这些发酵食品长期以来基本沿用传统的生产方式。近年来现代生物技术的发展极大地促进了该领域的发展,使其生产更规范化和现代化。我国传统发酵食品正通过自身科学技术革新和国际交流、合作,在人们的现代健康生活中扮演越来越重要的角色。3功能食品的研究中国经济的持续高速发展和人民生活水平的不断提高,使健康食品成为中国食品工业的发展趋势之一。以“药食同源”为理论基础,结合东方特有的传统食品资源,运用生物制备、先进提取和分离技术、构效理论与营养基因组学,我国科研工作者和企业研发人员围绕功能性碳水化合物、蛋白质、脂质、多酚、黄酮和益生元等展开深入研究,形成了具有中国特色并符合国际潮流的现代功能食品体系。现重点分析几种具有资源特色的典型中国健康食品的研究、开发和生产情况。3.1功能饮料的应用茶在中国具有极其悠久的历史。它不仅风味独特,而且具有很好的保健功效。茶叶含有多种化学成分,其中以多酚类物质为主。茶多酚是茶叶中所含的一类多羟基酚类化合物的总称,包括儿茶素、类黄铜、酚酸等,具有降血脂、抗癌、抗紫外辐射、抗衰老、抑菌等功能活性。茶叶中另一类重要的功能成分是生物碱,主要包括咖啡碱及少量的可可碱和茶叶碱。研究表明咖啡碱具有提神效果,并能促进血液循环,降低胆固醇,防止动脉硬化以及利尿功效[24～25]。近年来,随着人们对于健康生活的需求及对茶叶功能活性的认识,茶饮料逐渐为人们所接受。目前其在国内外饮料市场中占据的比例越来越大。在茶饮料的生产及存放过程中,如何保证产品的澄清度是极为关键的因素。另外,新型茶功能饮料和食品的开发对茶功能性成分的浓缩和分离也提出更高的要求。近年来,各种膜技术包括微滤、超滤和纳滤被引入茶叶的澄清和功能成分浓缩及分离上[26～28]。这些膜技术与柱分离、超临界萃取、微胶囊包埋等技术相结合,为茶叶功能性成分的高效开发与利用提供了有效的途径[29～30]。3.2银杏制品的提取技术银杏是一种古老的树种,在我国的分布较广。我国传统医学很早就发现银杏果叶的药用价值。研究表明银杏叶中黄酮类化合物含量较高,主要包括四大类,即:黄酮及其苷、黄酮醇及其苷、双黄酮和儿茶素。它们具有改善心脑血管循环、抗凝、清除自由基、保护中枢神经系统等功能作用[31～32]。目前我国银杏的综合开发利用发展很快,各类银杏加工企业迅速崛起,银杏系列产品的年综合效益已超过30亿元人民币。市场上常见的银杏制品大部分以冲剂、片剂、胶囊、口服液等形式存在。随着对银杏黄酮类化合物研究的深入及高端产品研发、生产的需要,黄酮类化合物的提取技术越来越受到重视。国内常用的提取技术是有机溶剂提取法,主要采用乙醇作溶剂。目前,科研人员正通过超声波和微波等辅助技术来提高溶剂提取的得率。酶浸渍萃取和超临界萃取技术由于萃取速度快、效率高、操作简单、条件温和等特点,也可能成为替代传统萃取分离工艺的良好选择。此外,我国科研人员还在探索通过细胞培养和固定化技术生产黄酮类化合物的可能性,以便为今后大规模生产银杏活性成分奠定基础[34～35]。3.3低聚糖的研究历程低聚糖又称寡糖,是单糖经糖苷键缩聚而成的低分子糖类聚合物。功能性低聚糖专指具有促进人体双岐杆菌的增殖功能并不为人体消化的一类低聚糖。常见的功能性低聚糖包括低聚果糖、低聚异麦芽糖、低聚木糖、低聚甘露糖、低聚半乳糖等。研究表明,除了能够改善肠道功能外,功能性低聚糖还具有激活免疫,延缓衰老,降低血脂和血压