◎ 文/傅雙橋

今年3 月底，廣東科技創(chuàng)新大會(huì)在廣州隆重舉行。“六院院士”、華南理工大學(xué)的孫大文教授及其團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜的“果蔬冷鏈控制關(guān)鍵技術(shù)與裝備創(chuàng)制及應(yīng)用” 項(xiàng)目獲得了廣東省科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

這項(xiàng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了冷鏈過程中對(duì)果蔬品質(zhì)的快速檢測(cè)和精準(zhǔn)控制，通過田間快速冷卻，在不影響質(zhì)量的情況下，可延長(zhǎng)果蔬貨架期一周甚至更久。并且，其預(yù)冷時(shí)間是國外同類技術(shù)的1/2 到1/4，整套設(shè)備價(jià)格僅為國外同類產(chǎn)品的1/4 到1/8。“這是大家通力合作，集體智慧的結(jié)晶?！?孫大文說。據(jù)他介紹，團(tuán)隊(duì)在該項(xiàng)目中研發(fā)的通用性真空預(yù)冷設(shè)備，目前已出口30 多個(gè)國家和地區(qū)。

不過，孫大文坦言，當(dāng)前我國冷鏈物流普及程度和技術(shù)水平整體上與西方發(fā)達(dá)國家還存在較大差距。

中國是果蔬損耗大國，冷鏈物流成短板

中國是農(nóng)業(yè)大國，但同時(shí)也是損耗大國。

有數(shù)據(jù)顯示，發(fā)達(dá)國家的果蔬損耗率不到5%，而我國果蔬損耗率高達(dá)30%。也就是說，如果采用正確的保鮮技術(shù)，我國果蔬的損耗率能降低一半，每年即可因此減少高達(dá)一億噸的損失。

這么高的損耗主要是由冷鏈物流系統(tǒng)不完善等原因造成的。

孫大文介紹，隨著近年來我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和人民群眾生活水平的不斷提高，對(duì)冷鏈物流的需求日趨旺盛，市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)資料，2017 年我國冷鏈物流交易額市場(chǎng)規(guī)模達(dá)4700 億元?！暗捎谄鸩捷^晚、基礎(chǔ)薄弱，冷鏈物流一直是我國農(nóng)產(chǎn)品流通中的短板?！?他說。

據(jù)了解，目前我國大部分生鮮果蔬依然采用的是“冰壸 + 棉被”、塑料箱等常溫運(yùn)輸，通過“冰袋 + 泡沫箱” 包裝實(shí)現(xiàn)的果蔬保鮮功能非常有限，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到保鮮恒溫要求。冷庫利用率不高、冷藏運(yùn)輸車輛使用率低等，是導(dǎo)致我國果蔬冷鏈物流中產(chǎn)品品質(zhì)不高的主要原因。據(jù)調(diào)查，我國生鮮農(nóng)產(chǎn)品綜合冷鏈流通率僅為 20%左右，這和美國、日本分別達(dá)到的 90%、98%形成了鮮明的對(duì)比，發(fā)達(dá)國家廣泛使用的全程溫度自動(dòng)控制措施在我國遠(yuǎn)沒有得到廣泛應(yīng)用。

雖然國內(nèi)的消費(fèi)升級(jí)和中亞國家消費(fèi)水平的提升，擴(kuò)大了對(duì)冷鏈物流的需求，但都還不足以拉動(dòng)果蔬產(chǎn)品全程冷鏈物流，不過從發(fā)達(dá)國家的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)來看，果蔬產(chǎn)品物流勢(shì)必走向全程冷鏈。

攻克冷鏈“測(cè)”“控”難題，助力農(nóng)產(chǎn)品流通

為了保持果蔬品質(zhì)，這幾年來，孫大文帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過產(chǎn)學(xué)研合作，圍繞果蔬品質(zhì)快速檢測(cè)和保鮮兩大難題，開展了農(nóng)產(chǎn)品儲(chǔ)藏與保鮮、波譜無損檢測(cè)、機(jī)電一體化等多學(xué)科交叉研究，攻克了冷鏈過程中“測(cè)” 與“控”兩大瓶頸問題。

長(zhǎng)期以來，我國果蔬內(nèi)外部品質(zhì)的檢測(cè)時(shí)效性差，嚴(yán)重制約了果蔬等農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)全過程的品質(zhì)控制。早在1998 年，在愛爾蘭做食品工程研究的孫大文，就曾率先將計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)應(yīng)用于食品檢測(cè)，由此改變了食品生產(chǎn)線人工檢測(cè)的生產(chǎn)流程，這一技術(shù)革命曾引起很大的轟動(dòng)。2008 年，他又帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功開發(fā)出食品品質(zhì)的高光譜成像檢測(cè)技術(shù)，不僅可以檢測(cè)食物的外觀特點(diǎn)，還可分析出食品成分、質(zhì)量及安全性。后來，他成功地將此快速非接觸無損檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用在了果蔬等的檢測(cè)上，顯著提升了果蔬品質(zhì)的檢測(cè)效率。

快速無損檢測(cè)技術(shù)具有非接觸性、檢測(cè)速度快、清潔環(huán)保等特點(diǎn)，它的應(yīng)用對(duì)提高農(nóng)產(chǎn)品安全水平和企業(yè)生產(chǎn)效率，具有極為重要的意義。

果蔬品質(zhì)受到諸多因素的影響，其中溫度波動(dòng)是致使果蔬品質(zhì)下降的主要因素。

孫大文說，保證果蔬新鮮風(fēng)味的同時(shí)延長(zhǎng)其保鮮期，溫度很重要，一般而言，果蔬有效保鮮的最佳存儲(chǔ)溫度為0℃～4℃?！肮呤菑?fù)雜的生物體，采摘之后一直在呼吸，這將導(dǎo)致果蔬質(zhì)量衰減。高溫條件下，呼吸強(qiáng)度高的果蔬，如草莓，保鮮時(shí)間就很短；反之，降低呼吸強(qiáng)度和溫度，保鮮時(shí)間就會(huì)延長(zhǎng)?！?/p>

為了迅速降低果蔬的呼吸強(qiáng)度，孫大文團(tuán)隊(duì)選擇了讓它們“冬眠”——采摘后在田間就地對(duì)果蔬實(shí)施快速預(yù)冷?！袄涞迷娇毂ｕr期就越長(zhǎng)?！?孫大文介紹，“我們項(xiàng)目創(chuàng)制的新型真空預(yù)冷設(shè)備，一次處理3 噸果蔬，溫度從38℃降到4℃只需半小時(shí)。傳統(tǒng)設(shè)備用冷風(fēng)進(jìn)行冷卻降溫，則需要幾個(gè)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間?！?/p>

預(yù)冷后的果蔬不僅品質(zhì)高，有利于避免貯藏過程中的質(zhì)量損失，而且可降低冷藏車和冷藏庫的冷負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)冷藏、儲(chǔ)運(yùn)裝置的節(jié)能運(yùn)行。因此，發(fā)達(dá)國家把預(yù)冷作為果蔬采摘后必不可少的一道工序。

目前我國預(yù)冷保鮮率僅為10%左右。

孫大文說，果蔬田間快速預(yù)冷，還能在很大程度上解決果蔬的“田間熱” 問題。剛采收下來的果蔬，可能帶有大量的“田間熱”。一般每公斤果實(shí)降低1℃溫度，就能釋放出880 大卡的熱量。采收后，如果直接進(jìn)入貯藏環(huán)境，就會(huì)帶入大量的田間熱，使貯藏環(huán)境的溫度升高，加快果實(shí)的呼吸過程，影響貯藏效果，縮短貯藏期。

除了快速預(yù)冷，孫大文團(tuán)隊(duì)還通過“氣調(diào)保鮮”，雙管齊下，讓果蔬在運(yùn)送過程中也能保持最佳新鮮狀態(tài)。

1821 年，德國生物學(xué)家Berard發(fā)現(xiàn)水果蔬菜在低氧水平時(shí)能減少代謝作用。所謂“氣調(diào)保鮮” 就是通過調(diào)整環(huán)境氣體來延長(zhǎng)果蔬的貯藏壽命和貨架期的技術(shù)。相較傳統(tǒng)的冷藏保鮮，“氣調(diào)保鮮” 運(yùn)行溫度在0～12℃，可更好地保留果蔬原有的新鮮度和風(fēng)味，營(yíng)養(yǎng)也不會(huì)丟失。只是，由于技術(shù)水平限制等原因，直到20 世紀(jì)后人類才開始對(duì)“氣調(diào)保鮮” 展開深入研究。

孫大文介紹，“傳統(tǒng)的真空冷卻，回到真空腔里的氣體是空氣，我們則針對(duì)不同果蔬抑制呼吸的需要來調(diào)配氣體。氧氣、氮?dú)?、二氧化碳等分別占多少比例，不同的果蔬都不一樣。”目前他們團(tuán)隊(duì)的真空冷卻+氣調(diào)的技術(shù)已經(jīng)申請(qǐng)了國際PCT 專利，在國際上處于領(lǐng)先地位。“傳統(tǒng)技術(shù)下，果蔬保鮮期就幾天，我們的技術(shù)能在不影響質(zhì)量的情況下，延長(zhǎng)一個(gè)星期甚至更久?！?/p>

如今，荷蘭、美國都在大量使用氣調(diào)儲(chǔ)藏，中國的氣調(diào)保鮮技術(shù)與應(yīng)用，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方發(fā)達(dá)國家。

科學(xué)研究需要“頂天立地”。為了讓團(tuán)隊(duì)研發(fā)的技術(shù)裝備最終能夠落地應(yīng)用，孫大文一開始便將更好地適應(yīng)國內(nèi)具體環(huán)境奉為開發(fā)指導(dǎo)原則。最終，他們研制的真空預(yù)冷機(jī)不僅可移動(dòng)，而且價(jià)格更低，冷卻速度、均勻性等效果更好，在田間就可以對(duì)果蔬進(jìn)行處理，解決“從田間到餐桌”的全冷鏈保鮮的“前面一公里” 的瓶頸問題。

目前，他們團(tuán)隊(duì)正積極致力于將新技術(shù)推向全國。寧夏回族自治區(qū)科技廳已引進(jìn)了他們的技術(shù)，團(tuán)隊(duì)還與寧夏大學(xué)建立了合作，希望通過冷鏈物流體系建設(shè)，將來用鐵路或公路運(yùn)輸逐步替代現(xiàn)在的空運(yùn)，在降低成本的同時(shí)，延長(zhǎng)果蔬保鮮期，提高果蔬品質(zhì)。這樣一來，寧夏的新鮮菜心、枸杞、棗子等就可以更低的價(jià)格在全國各地的市場(chǎng)上出售了。

研發(fā)新型凍結(jié)技術(shù)，避免冷凍損傷果蔬風(fēng)味

低溫環(huán)境，可以抑制果蔬“呼吸”，延長(zhǎng)貨架期，然而，也可能破壞果蔬的口味和營(yíng)養(yǎng)。

孫大文介紹，大部分食品的主要成分是水，冷凍過程就是將食品中的水變成冰，并且冰以冰晶形式存在。在冷凍過程中，保住食品的口感與營(yíng)養(yǎng)，關(guān)鍵就在于控制食品內(nèi)冰晶的尺寸、大小及分布。而傳統(tǒng)的冷凍技術(shù)，其結(jié)晶過程是無序的。由于細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間液體濃度的差異，冷凍時(shí)，細(xì)胞與細(xì)胞之間會(huì)先形成冰晶，但細(xì)胞內(nèi)部也有水分，如果細(xì)胞內(nèi)部不結(jié)出冰晶，細(xì)胞內(nèi)的水分就會(huì)慢慢遷移到細(xì)胞外，細(xì)胞就會(huì)失水，而細(xì)胞外的冰晶會(huì)越長(zhǎng)越大，進(jìn)而就會(huì)刺破細(xì)胞，破壞整個(gè)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，解凍時(shí)，細(xì)胞溶液中的很多微量元素隨著破裂而流出，果蔬的韌性、嫩度、硬度等都會(huì)受影響，因此不僅影響口感，還會(huì)降低其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。

“冷凍看似簡(jiǎn)單，但一般果蔬放進(jìn)冰箱冷凍，不是變色就是解凍后色香味受損，原因就在于此?！?孫大文說。

為避免冷凍過程冰晶無序生長(zhǎng)對(duì)果蔬細(xì)胞的破壞，孫大文和團(tuán)隊(duì)從控制冰晶的生成、增長(zhǎng)、分布入手，經(jīng)過努力，成功研發(fā)了一種物理場(chǎng)調(diào)控冰晶生長(zhǎng)的新型凍結(jié)技術(shù)。簡(jiǎn)單來說，就是借助超聲波、超高壓、電場(chǎng)和磁場(chǎng)等物理場(chǎng)輔助冷凍方法，成功實(shí)現(xiàn)了在食物細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外都長(zhǎng)出又小又細(xì)、分布均勻的冰晶，使細(xì)胞結(jié)構(gòu)不被破壞，進(jìn)而保住了食物的口感和質(zhì)量。

在華南理工大學(xué)廣東省冷鏈?zhǔn)称分悄芨兄c過程控制工程技術(shù)研究中心實(shí)驗(yàn)室的冰箱中，至今保存著采摘于2014 年的鮮荔枝，而且，依舊色澤鮮紅。孫大文笑著說，“實(shí)驗(yàn)證明，我們冷凍近五年的荔枝，吃起來依然色香味俱全?！?/p>

時(shí)至今日，冷凍食品已廣泛進(jìn)入千家萬戶，但關(guān)于冷鏈?zhǔn)称焚|(zhì)量不好、冷凍會(huì)令食品口感變差的說法，成為一些人不喜歡冷凍食品的原因。孫大文和團(tuán)隊(duì)則用實(shí)踐證明，冷凍食品質(zhì)量不好、不好吃，只是一個(gè)誤區(qū)。對(duì)此，孫大文滿懷信心，他說，“冷凍技術(shù)過關(guān)，凍得好的話，在原材料質(zhì)量可以保證的前提下，冷凍食品可能比超市里所謂的新鮮食品還要好。這是因?yàn)?，我們用冷凍技術(shù)保留了食品的最佳狀態(tài)。魚、肉在-18 度以下，儲(chǔ)存一年都是沒有問題的，前提是需要在新鮮的狀態(tài)下妥善地冷凍起來?！?/p>

執(zhí)著追夢(mèng)，打造農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新“國家隊(duì)”

孫大文是廣東省潮安縣人，自小便立志要做一個(gè)大學(xué)老師。1989 年，他遠(yuǎn)赴德國留學(xué)，后來又“轉(zhuǎn)道” 英國，1995 年被愛爾蘭國立大學(xué)聘為講師，后來又相繼成為高級(jí)講師，副教授，教授，直至成為愛爾蘭有史以來第一位獲得終身教授榮譽(yù)的亞洲人，圓了自己的大學(xué)老師夢(mèng)。

他的研究?jī)?nèi)容也從氫能儲(chǔ)存項(xiàng)目過渡到塑料加工、農(nóng)業(yè)工程、制冷項(xiàng)目……不斷跨界，工作不斷變化，過程異常艱辛，但也為其后來展開學(xué)科交叉研究提供了豐厚的“儲(chǔ)備”。

闖蕩西方世界，孫大文書寫了一份堪稱華麗的成績(jī)單。他先后當(dāng)選愛爾蘭皇家科學(xué)院、歐洲科學(xué)院、國際食品科學(xué)院、國際農(nóng)業(yè)與生物系統(tǒng)工程科學(xué)院、波蘭科學(xué)院和國際制冷科學(xué)院共六個(gè)科學(xué)院的院士。截止至2018 年7 月，僅高水平論文一項(xiàng)，即已在世界著名雜志和國際會(huì)議上發(fā)表了1000 篇，其中超過500 篇被SCI 收錄，SCI 的H 指數(shù)高達(dá)95，出版專著17 部。由于成果突出，還獲得了歐盟愛爾蘭政府的經(jīng)費(fèi)資助，成立了愛爾蘭食品冷凍及計(jì)算機(jī)化食品技術(shù)研究所，承擔(dān)了許多科研項(xiàng)目。

不過，他的內(nèi)心始終牽掛著祖國。

孫大文曾說過：“作為一名科學(xué)家，我信奉科學(xué)沒有國界之分的道理，而作為一個(gè)中國人，我秉承報(bào)國沒有地域之別的信念。我正在盡最大的努力，將世界上最先進(jìn)的技術(shù)帶回中國，加速祖國的科技發(fā)展。”

2011 年底，入選“廣東省領(lǐng)軍人才” 計(jì)劃的“海歸院士” 孫大文載譽(yù)歸來，回到闊別多年的母?！A南理工大學(xué)，并創(chuàng)建了一所高水平的現(xiàn)代食品工程研究中心。他從無到有，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)致力于食品無損檢測(cè)、冷凍冷鏈、熱加工等方面的研究，幫助華南理工農(nóng)學(xué)學(xué)科躋身ESI 全球前千分之一，入選國家“一流學(xué)科” 建設(shè)。

在學(xué)生們眼中，他謙遜、低調(diào)，沒有一點(diǎn)架子，很容易親近。

可一心要為中國打造一支高水平農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新“國家隊(duì)” 的孫大文，自有其嚴(yán)厲的一面。在科研上他秉持的是“零容忍” 態(tài)度，無論自己多忙，對(duì)中心所有人的論文都會(huì)一一把關(guān)，嚴(yán)格要求，乃至反復(fù)修改。自中心組建以來，孫大文帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)銳意進(jìn)取、屢獲佳績(jī)。根據(jù)2019 年7 月在Web of Science 網(wǎng)站上的檢索結(jié)果，孫大文自2011 年底進(jìn)入華南理工大學(xué)工作以來，共有192 篇以華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院作為第一作者單位的論文，其中有熱點(diǎn)論文13篇，高被引論文38 篇，JCR 一區(qū)論文144 篇，影響因子大于6 的論文60篇。熱點(diǎn)論文和高被引論文數(shù)占華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院熱點(diǎn)論文和高被引論文數(shù)的比例分別為93%和52%，搭建團(tuán)隊(duì)時(shí)，孫大文有意組建了一支多學(xué)科交叉的隊(duì)伍，可以相互激發(fā)，相互扶持。

他要求學(xué)生專注于具有挑戰(zhàn)性的工作，直面各類“難啃的骨頭”，不斷提升自主科研能力。“這類研究更有價(jià)值，也更鍛煉人?！?他說。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中心的碩士畢業(yè)前都至少會(huì)發(fā)表一篇SCI 論文，博士平均每人會(huì)發(fā)7 篇左右的SCI 論文。學(xué)生畢業(yè)后，除了繼續(xù)深造，大多進(jìn)入了美的、順豐、華為等知名企業(yè)。

為培養(yǎng)學(xué)生的國際視野、前沿思維，孫大文還特別重視團(tuán)隊(duì)的國際化建設(shè)，每年都會(huì)定期舉辦國際交流研討會(huì)，邀請(qǐng)食品及相關(guān)領(lǐng)域的國際知名學(xué)者交流互訪。

“中心是我回饋?zhàn)鎳囊粔K基石?！?孫大文說。

也因此，他很注重將中心的工作與我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要相結(jié)合。目前，推動(dòng)“全冷鏈” 走入千家萬戶是他們工作的重點(diǎn)。由于我國現(xiàn)代化物流尚處于起步階段，缺乏專業(yè)的冷鏈物流人才，果蔬冷鏈物流成本高昂、果蔬冷鏈物流觀念淡薄、果蔬冷鏈物流中相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定不夠完善…… “當(dāng)前消費(fèi)需求升級(jí)正倒逼冷流物流服務(wù)升級(jí)，冷鏈物流迎來了農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革下的發(fā)展良機(jī)?！?孫大文說。

當(dāng)前我國果蔬冷鏈不發(fā)達(dá)，加劇了果蔬經(jīng)常性局部性過剩，供給側(cè)瓶頸問題突出，農(nóng)民增產(chǎn)不增收。

孫大文說，他們團(tuán)隊(duì)的工作，就是要解決“田間預(yù)冷” 和“配送” 問題，把冷鏈的“前面一公里” 和“最后一公里” 鏈接起來，打造從“田頭到餐桌” 的全冷鏈，守護(hù)食品健康安全。他和團(tuán)隊(duì)正努力讓這些技術(shù)更便利化，讓普通百姓也能用上。“我們還在致力于解決國內(nèi)冷鏈系統(tǒng)‘最后一公里’ 的問題，未來冷鏈配送終端可能會(huì)進(jìn)入到社區(qū)，實(shí)現(xiàn)從田間采收到居民餐桌的‘全冷鏈’?！?孫大文說。

當(dāng)然，逐夢(mèng)路上從來不會(huì)一帆風(fēng)順。

孫大文表示，在“果蔬冷鏈控制關(guān)鍵技術(shù)與裝備創(chuàng)制及應(yīng)用” 項(xiàng)目推進(jìn)過程中，他們遇到了不少“卡脖子”問題，他們的生產(chǎn)線、冷鏈系統(tǒng)中不少環(huán)節(jié)目前國內(nèi)還供給不了，“我們遇到的最大困難，就是關(guān)鍵設(shè)備自己生產(chǎn)不了”。他說，雖然中國是擁有較完整產(chǎn)業(yè)鏈的國家，但布局上也存在“偏科”，大家一哄而上搞大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能，“我曾被某地請(qǐng)去做‘十三五’ 規(guī)劃方面的咨詢，發(fā)現(xiàn)有些完全沒有條件的地方也在極力申請(qǐng)3d 打印方面的項(xiàng)目?！?而由于農(nóng)業(yè)屬于高投入、高風(fēng)險(xiǎn)、低回報(bào)的產(chǎn)業(yè)，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)科技方面的投入嚴(yán)重不足，重視不夠。對(duì)此孫大文說，高端制造固然重要，但中國要實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國戰(zhàn)略目標(biāo)，離開農(nóng)業(yè)科技、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)建設(shè)這一塊顯然是不完整的。