日前，2024中国生物发酵产业技术大会在山东济南举行。围绕生物发酵行业领域的机遇与现状，与会嘉宾分别就加快生物制造过程迭代升级、健康功能微生物产业创新发展、功能性油脂的未来发展趋势和健康食品的设计制造等展开探讨。
从过去的啤酒、黄酒，到现在的酸奶、功能性食品，发酵工程在食品制造领域展现的魅力无处不在。如今，在生物技术的助力下，发酵工程正突破重重难关，实现对食品品质与产量的双重提升。
现代发酵工程助力食品工业发展
“一般认为，发酵工程的发展包括以下几个阶段：天然发酵阶段、纯培养发酵阶段、深层发酵技术阶段、现代发酵工程技术阶段，以及新一代发酵工程技术阶段。”江南大学生物工程学院教授周景文介绍。
自古以来，发酵技术就是食品制造的关键环节。大约在9000年前，人类就已经开始利用谷物酿造啤酒，这也成为发酵技术诞生的标志。而在4000年前的龙山文化时期，黄酒酿造技术的出现，进一步提升了人类的食品发酵技术水平。此后，豆酱、醋、豆腐乳、酱油、泡菜等传统食品的生产，也都离不开发酵技术的应用。然而，传统发酵技术大多依赖自然菌群的生长和人们的生活经验，对发酵条件的控制较为粗糙，因此发酵得到的产品品质和产量难以保证。
随着科技的发展，现代发酵工程应运而生。现代发酵工程采用微生物单一培养的方式，通过优化培养条件来提高产量和品质，为食品生产带来了革命性变革。此外，现代发酵工程还实现了对温度、pH值、营养物质等发酵条件的精确控制，进一步提升了发酵效果。
同时，自动化、连续化发酵设备的应用，大幅降低了人力成本和发酵周期，提高了生产效率。“现代发酵工程技术已经和众多行业深度交叉整合，产生了巨大的社会和经济效益。”周景文说。
相比于传统发酵技术，现代发酵工程技术在食品研发中展现出更广泛的应用前景。例如，利用现代发酵工程技术生产的益生菌酸奶、高纤维面包等功能性食品，丰富了食品种类，满足了人们对健康饮食的需求。现代发酵工程还在食品添加剂、酶制剂等领域发挥着重要作用，为食品工业的发展注入了新活力。
但与此同时，我国传统发酵食品产业仍面临自动化程度低、过程控制受限等问题。天津科技大学校长路福平认为，目前传统发酵食品产业的生产缺乏数字化客观标准和评价技术、以数字化为核心的智能装备，以及接地气的数字化评价表征新体系。传统发酵食品产业未来应以食品风味和人们的健康为导向，以数字化为驱动，搭建高效智造生产4.0平台。
智能、节约和高效是发展关键
发酵工程涵盖了微生物学、生物化学、分子生物学等多个领域。在食品生产中，发酵工程主要应用的生物技术包括基因工程、细胞工程、酶工程等。这些技术的应用，使食品制造过程更加高效环保，产品品质也得到了显著提升。“采用先进的生物技术，可以实现好氧发酵转厌氧发酵、发酵食品微生物群落的人工合成、构建自养型微生物发酵工厂等。”周景文说。
然而，生物技术在食品发酵工程中的应用也面临一些攻关难点。首先，微生物菌种的筛选和优化是一个复杂而耗时的过程，需要借助先进的生物技术和设备来实现。其次，发酵过程中的代谢调控和产物分离纯化也是技术难点，需要对微生物的代谢途径和产物性质有深入了解。最后，食品安全也是生物技术应用在食品发酵工程中不容忽视的重要方面。
新一代发酵工程技术的关键是智能、节约和高效。在周景文看来，中国的发酵工程技术在世界上大多还处于跟跑和伴跑阶段，开发新一代发酵技术是我国实现领跑的契机。通过与其他学科的交叉融合，发酵工程技术的主要研究应该从产品制造和技术改进，拓展到新理论的发现、新方法的发明、新产业的发展等。
近年来，科研人员针对食品发酵工程技术难点进行了大量研究创新。例如通过基因工程技术改良微生物菌种，提高其发酵性能和产物品质；利用代谢工程技术优化微生物的代谢途径，提高产物合成效率；开发新型发酵设备和工艺，实现发酵过程自动化和智能化控制等。
技术应用前景广阔
发酵工程技术的发展为发酵行业和相关产业带来了新机遇。首先，利用现代发酵工程技术生产的高品质、高附加值产品，满足了消费者对健康、环保食品的需求，提升了市场竞争力。其次，发酵工程技术在生物制药、生物能源、环保等领域的应用也展现出广阔前景，为相关产业的发展提供了新动力。此外，随着科技的进步，未来发酵工程技术还将不断完善和优化，为食品制造和其他领域带来更多可能性。
生物发酵将发酵技术和现代生物技术相结合，经过不断发展形成了成熟的产业化发展模式。中国轻工业联合会会长张崇和说，生物发酵是轻工特色产业，是生物制造的基础产业。近年来，生物发酵行业自主创新能力显著增强，装备水平快速提高，节能减排成效显著。生物发酵行业为轻工业高质量发展和国民经济稳增长贡献了积极力量。
他认为，生物发酵产业的产品更加多元化、生产更加现代化、市场更加国际化，正在为满足消费者日益增长的风味、营养、健康和文化需求，发挥着积极且重要的作用。
