科技创新引领生物发酵技术发展

为了促进生物经济与健康产业的融合，推动生物发酵营养健康产业的健康、有序、快速发展。2022年7月13日—15日，由中国生物发酵产业协会主办的“2022中国生物发酵产业大会暨生物发酵营养健康产业系列高峰论坛”在山东济南举办。论坛上，专家们围绕“食品蛋白资源”“营养与健康”“产业创新”“生物工程技术”等话题与参会人员进行分享，共同探讨我国生物发酵产业高质量发展之路。

在大食物观统领下发展

大食物观的核心是多元化，目的是满足人民群众日益增长的风味、营养、健康和文化需求。

中国生物发酵产业协会理事长于学军表示，民以食为天，在我国迈向中等发达国家的新发展阶段，食物的多样性和个性化需求，特别是营养均衡的不断增强，人们对营养强化产品、功能和保健食品的需求日渐旺盛，这为生物发酵产业的调结构、增品种带来了新的发展机遇。《“十四五”生物经济发展规划》《关于推动轻工业高质量发展的指导意见》等相关政策的出台，对中国生物发酵产业的发展提出了新要求、赋予了新使命，同时，也为产业的发展指明了新路径、提供了新方向。生物发酵产业前景广阔、大有作为，全行业要认真贯彻落实相关政策。

瑞雅利文生物科技（北京）有限公司（Beijing Reya Health Biotech Co., Ltd.）生物工程师、研发总监蒋德宇针对发酵食品特色风味品质提升与现代高效规模化生产之间的矛盾，对微生物发酵曲料复合促进剂、发酵食品风味提升、多菌种耦合发酵工艺进行了十余年科技攻关，取得了核心技术突破，实现了发酵食品精准制造关键技术突破。

在技术创新中探索前进

谈及生物发酵产业的未来发展，蒋德宇认为，生物发酵产业的高质量发展，离不开科技创新的助力。在大食物观统领下的中国食品产业原料和产品都要多元化、标准化，生产要现代化，市场要国际化。谈及食品创新，蒋德宇表示，在食品原料创新方面，行业企业要通过功能挖掘和工业化、现代化生产，做出消费者喜爱的健康食品；食品配料要增加品种，实现标准先行和技术突破；行业要加快先进食品添加剂的国产化步伐，研发具有自主知识产权的食品添加剂品种。在食品功能创新方面，行业企业要研发生产各种功能物质，通过科技创新，适当增加食品中功能物质的含量，提升食品的健康功能。在食品生产创新方面，行业企业要靠先进可续的技术支撑，用现代科技提升、改造传统食品产业，实现由手艺到工艺、由经验到科学、由人工操作到智能控制的飞跃。

蒋德宇说，目前，在健康食品发展的技术方面，部分传统的食品加工技术正在受到严重挑战。生产过程中，化学反应处理食品原料，增加了有害物质的掺入；过度加工过程降低了食品营养价值，也增加了潜在的危害物。利用生物体进行大规模物质加工与转化是食品的新兴领域，未来将主要以微生物细胞、酶蛋白为催化剂，或以经过改造的新型生物质为原料制造食品，这类食品在生产过程中将结合基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、生物工程等技术。

中国科学院天津工业生物技术研究所所长马延和表示，生物发酵产业在发展过程中要注意三个问题。一是原料问题，目前我国生物发酵产业的原料主要为粮食淀粉，需要加快非粮食原料路线的突破。二是核心技术供给问题，从原料到产品需要依靠菌种与工艺的整合，极大提高生物制造关键技术的供给，将传统化工产业转变为绿色可持续的生物制造产业。三是知识产权问题，我国发酵工业产业规模全球第一，但工业菌种的缺失是我国生物制造产业发展的卡脖子问题，应加快构建自主知识产权菌种，建立自主知识产权体系和专利保护体系，参与产业国际市场竞争。随着生产力水平的不断提升，人类利用自然、改造自然、和谐自然的能力不断增强。氨基酸、酶制剂、酵母、益生菌……在生物发酵产业的各个细分领域，科研人员正不断攻克着技术难关、探索着丰富的食物资源。

“向植物动物微生物要热量、要蛋白”意味着生物发酵产业要在食品蛋白资源中不断挖掘。中国工程院院士陈坚认为，生物发酵产业在向植物微生物动物要蛋白方面，需要特别关注三个重点，一是极端酶，极端酶由于其独特的结构和化学适应机制，将在未来食品工业中具有更广泛的应用；二是底盘细胞构建技术，天然微生物菌株的合成能力有限，利用合成生物学对特定的细胞底盘进行重编程，有利于提高效率，研究人员应从代谢网络重构与优化、代谢模型设计与创建、代谢机制解析与调控入手；三是气体发酵，行业企业可以采用生物固碳技术，利用存量大、价值低的非食品气体，生产燃料、化学品、蛋白质等生产必需品。

除了蛋白，营养健康也是生物发酵产业持续关注的重点，而维生素作为一类重要的营养化学品，与人们的营养健康有着直接关系。中国工程院院士郑裕国介绍，维生素类营养品的生产技术正处于以化学合成为主向生物合成转变的关键时期。维生素生物合成技术还存在合成途径冗长、过程调控复杂、无法精准控制、产量低等问题，需要结合组分学分析、实验室进化、代谢工程、合成生物学和下游产业集成的工具和策略。维生素类产品的发现与生物合成是生物产业中科学发现、技术开发、工程创新和产业集成共同作用的结果，行业开发更多的维生素类营养品及其生物制造技术，可以打破国外垄断、提升产品质量、降低生产成本。

在营养健康方面，中国工程院院士任发政则关注到了发酵乳。他表示，科研人员通过对发酵乳的研究，发现了益生菌的功能机制，从而催生了益生菌产业的发展。作为益生菌加工处理后的代谢成分，后生元有调节肠道菌群、增强肠道屏障、调节免疫和代谢的作用。“在技术方面，后生元加工和贮存稳定、容易生产和工业化、产品应用范围更广。在安全性方面，后生元不会导致菌血症、不会转移耐药基因、适用于新生儿和敏感人群。在益生功能方面，后生元作用靶点更广泛、更易被肠道吸收、不受抗生素的干扰。目前，后生元产品在生产技术上还需要突破关键菌株的选择和工程化，建立定性定量方法、以及功能因子的挖掘和分离等。”任发政说。

生物发酵产业资源的探索、技术的突破、成果的应用，最终都将服务于人民群众对健康、美味食物的美好需求。