产品生产线 泸州老窖供图
■本报见习记者 王庆 实习生 罗甜甜
白酒、酱油、食醋、泡菜、腐乳……这些都是生活中再熟悉不过的食品。超市货架上丰富的选择种类，不难反映出它们所属的传统发酵行业竞争之激烈。
可以说，谁在产品质量和风味上做得更好，谁就有可能赢得更多的消费者。
目前，传统发酵行业正面临一场转型升级的突围。其中，现代生物技术成为传统发酵食品企业纷纷借力的重要支撑。
增长背后存隐忧
据不完全统计，目前，全国固态发酵食品企业共计45000余家，规模以上企业4000余家。仅以固态发酵食品的几个主导产品为例，2011年，我国白酒、酱油、食醋产量分别为1025.6万千升、662.5万千升和330万千升，相比2010年分别提高15%、11%和32%。
2011年，上述产业共实现总产值约4200亿元，约占当年国内生产总值的0.9%，利税总额达1500亿元，直接就业人数150余万人，间接带动上下游相关产业规模10000亿元以上。
泸州品创科技有限公司副总经理敖宗华向《中国科学报》记者表示，仅以四川省为例，固态酿造产业年产值达1000亿元，占四川食品工业总产值的45％，占四川全省GDP总量的8％左右。
然而，增长的背后，则是该行业多年来难以克服的一系列问题。
据江南大学教授、国家固态酿造工程技术研究中心副主任许正宏介绍：原料利用率偏低、生产过程较为粗放、生产效能偏低等问题已成为影响我国传统发酵食品产业健康可持续发展的瓶颈。
其中，在发酵过程中起着分解、利用、转化食品原料，改变食品物化性质，代谢产生营养物质、风味物质和功能性成分等重要作用的微生物的功能，对其研究不深入、工业应用性能差等问题则尤为显著。
“参与传统发酵食品酿造的微生物达数十种乃至数千种，大多数微生物的功能不甚明确，而且多为天然野生型菌株，合成产品能力及工业应用性能不高，导致原料利用率偏低、产品质量存在隐忧等问题。”许正宏说，“相比之下，一些发达国家的企业已经走在了我国的前面，在菌种改良、工艺优化以及副产物综合利用技术等方面进展迅速。一些发酵食品跨国公司纷纷抢滩中国市场。”
复杂的生物加工过程
面对外国企业的竞争压力，如何才能提升我国传统发酵食品工业水平？
多位业内专家表示，需要创新应用现代微生物学，尤其是近年来发展起来的分子微生物学等研究手段、先进的生物过程工程与装备技术以及现代化的检测与控制策略，系统优化固态发酵工艺并进行集成示范。
“传统发酵食品实际上是一个复杂的生物加工过程，其原料来源丰富，产品成分复杂，大多是多菌种参与的开放发酵体系，我们首先要认识它的复杂性。”许正宏说。
既然是多菌种的混合发酵，就需要搞清发酵微生物群落结构及其功能之间的关系。
这首先关系到如何增强不同的功能微生物在混菌发酵中的表现力，“好比多菌种是一个乐队，每个微生物会发挥不同的功能，需要有指挥家去调控它们，让它们各自发挥更大的作用并统筹协调，才能奏出和谐乐章。”许正宏说。
其次，就是如何提高传统发酵食品品质。许正宏解释道：“正是因为它是一个开放的体系，所以也可能有一些不好的微生物在这个体系发挥作用，可能会影响产品的品质，所以我们要了解这些微生物并尽可能控制它们的影响力。”
生物技术促本土产业突围
对于如何解决上述问题，许正宏强调：“系统微生物学技术的应用是关键。”
“系统微生物学是解析酿造微生物信息的基础，是研究微生物群落系统的构成与相互关系的结构、动态与发生，以系统论和实验计算方法整合研究为特征的生物学。”许正宏说。
目前已有多种系统微生物学技术，比如DGGE、荧光多重PCR技术、元基因组学测序、功能基因芯片分析等。
2006年日本学者利用DGGE技术进行了日本黑醋酿造过程中微生物群落分析，进一步明晰了发酵过程中的功能微生物构成。
而借助荧光多重PCR技术，可在发酵过程中同时对多种微生物进行定性和定量分析，现已应用到传统发酵食品微生物的监测中。
另外，近年来，元基因组分析技术已经逐渐应用于传统发酵食品领域微生物群落及功能的分析，该方法能够弥补DGGE分析等实验重现性较差，凝胶染色引起的低灵敏度会导致代表微量群体成员条带缺失等缺点。
据了解，我国传统发酵食品产业正在利用生物技术谋求转型升级。
四川省食品发酵工业研究设计院四川泡菜研究所高级工程师张其圣介绍，该所正在进行泡菜直投式乳酸菌的研究开发。
他表示，泡菜产业存在发酵生产周期长、受气候及季节影响大、生产工艺技术落后、标准化和规模化等瓶颈，而泡菜直投式乳酸菌的研究开发将有助于解决上述问题，满足产业发展的技术需求。
目前，该所已建立直投式乳酸菌优良菌株的选育、鉴定及菌种资源库，完成四川泡菜功能微生物特性研究、PCR-DGGE图谱分析、直投式乳酸菌剂制备关键技术的开发等，最终实现从实验室研究直至直投式乳酸菌发酵泡菜新产品上市销售。
另外，泸州老窖股份有限公司在科技部的立项支持下，还牵头成立了目前行业内唯一的国家固态酿造工程技术研究中心，形成了与中科院生命科学与生物技术局的科研合作框架，联合中科院过程工程研究所、中科院微生物所、天津工业生物技术研究所、中科院成都生物所等，以及上海交通大学、江南大学等，建立了涵盖固态酿造全产业链的产学研合作关系与技术创新体系，助推行业升级。
《中国科学报》 (2012-11-06 B1 生物周刊)
