文|本刊記者 楊陽

餡料自動輸送系統(tǒng)

民以食為天。改革開放特別是進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，我國的食品工業(yè)闊步向前，不僅食品科技自主創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)支撐能力顯著提高，硬件設(shè)施、工藝流程、產(chǎn)品質(zhì)控的整體水平也迅速提高，與發(fā)達(dá)國家食品工業(yè)的差距顯著縮小?！笆濉逼陂g，我國食品產(chǎn)業(yè)集群呈現(xiàn)良好發(fā)展態(tài)勢，截至2020 年底，全國規(guī)模以上食品企業(yè)主營業(yè)務(wù)收入已突破15 萬億元，形成了一批具有較強(qiáng)國際競爭力的知名品牌、跨國公司和產(chǎn)業(yè)集群。食品產(chǎn)業(yè)已成為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展新的增長點(diǎn)，是推動實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、提高產(chǎn)業(yè)競爭力、實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的重要方式。

食品加工業(yè)的健康發(fā)展事關(guān)全民營養(yǎng)健康和國計(jì)民生,日益成為國家關(guān)注、百姓關(guān)心的民生產(chǎn)業(yè)。為了突破我國食品工業(yè)的瓶頸問題，2016 年國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“現(xiàn)代食品加工及糧食收儲運(yùn)技術(shù)與裝備”重點(diǎn)專項(xiàng)（以下簡稱“食品專項(xiàng)”）啟動實(shí)施。項(xiàng)目實(shí)施五年來，食品專項(xiàng)在食品綜合加工多方面取得突破性成果。

高水分?jǐn)D壓的“植物肉”

植物基牛肉漢堡，雖然名稱中有“牛肉”二字，并非傳統(tǒng)意義上的肉類漢堡，而是由植物蛋白做成的“肉餅”。2019 年，植物基牛肉漢堡成功入選在《麻省理工學(xué)院技術(shù)評論》上發(fā)布的全球十大突破性技術(shù)。

植物基肉制品，是以花生蛋白、大豆蛋白、小麥蛋白、豌豆蛋白等植物蛋白為主要原料，采用擠壓技術(shù)加工而成。

植物基肉制品產(chǎn)業(yè)發(fā)展對有效緩解因人口增加帶來的動物肉短缺、改善居民營養(yǎng)健康等具有重要意義。2020 年全球植物基肉制品市場規(guī)模約139億美元，消費(fèi)市場需求強(qiáng)勁，未來5～20 年將占據(jù)肉類市場的10%～25%，并將成為碳達(dá)峰與碳中和的新先鋒。

“植物基肉制品采用的擠壓技術(shù)分為低水分?jǐn)D壓技術(shù)和高水分?jǐn)D壓技術(shù)兩種，前者主要用于肉制品添加物，而后者則具有豐富的纖維結(jié)構(gòu)和類似動物肉的質(zhì)地?！笔称穼ｍ?xiàng)“食品加工過程中組分結(jié)構(gòu)變化及品質(zhì)調(diào)控機(jī)制研究”項(xiàng)目首席科學(xué)家中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所王強(qiáng)研究員向記者介紹，“高水分?jǐn)D壓技術(shù)是國內(nèi)外備受關(guān)注的制備新型植物基肉制品的前沿?zé)狳c(diǎn)技術(shù)。但高水分?jǐn)D壓過程中蛋白質(zhì)多尺度結(jié)構(gòu)變化與纖維結(jié)構(gòu)形成的分子調(diào)控機(jī)制尚不明確，加工制造裝備發(fā)展嚴(yán)重滯后，導(dǎo)致相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味與營養(yǎng)等品質(zhì)仍無法實(shí)現(xiàn)有效精準(zhǔn)調(diào)控，國內(nèi)外尚無高水分?jǐn)D壓植物基肉制品產(chǎn)品上市，仍然停留在試驗(yàn)摸索階段。”

為了開發(fā)適合我國消費(fèi)者需求的新型植物基肉制品，王強(qiáng)帶領(lǐng)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)聯(lián)合多位國際知名專家，經(jīng)過多年努力，攻克了植物基肉制品研發(fā)過程中涉及的原料、工藝、裝備、產(chǎn)品以及機(jī)理機(jī)制等諸多方面的科學(xué)與技術(shù)難題，建立了高水分?jǐn)D壓技術(shù)國際合作平臺。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)掌握了高水分?jǐn)D壓-酶法改性聯(lián)用、在線調(diào)色調(diào)味、一體化成型等系列關(guān)鍵核心技術(shù)，創(chuàng)制出適合中國人消費(fèi)習(xí)慣的植物基手撕腸、植物基牛肚、植物基雞塊（雞柳）、植物基雞丁、植物基雞絲、植物基風(fēng)干牛肉等新型植物基肉制品產(chǎn)品10 余個，攻克了高水分?jǐn)D壓法制備新型植物基肉制品的質(zhì)地、風(fēng)味難以精準(zhǔn)調(diào)控及營養(yǎng)不均衡的難題，產(chǎn)品蛋白質(zhì)含量高達(dá)30%以上（豬肉的3 倍），氨基酸比例均超過FAO/WHO 推薦值（理想蛋白質(zhì)模式），脂肪含量低于傳統(tǒng)動物肉制品且多為不飽和脂肪酸，具有零膽固醇、零激素、零反式脂肪酸、零抗生素，富含人體必需氨基酸等特點(diǎn)。

“我們從擠壓能量輸入的角度，明確了高水分?jǐn)D壓過程中不同擠壓能量輸入組合物理場帶來的系統(tǒng)響應(yīng)參數(shù)變化及對新型植物基肉制品的纖維結(jié)構(gòu)品質(zhì)調(diào)控作用，這在國際上還是首次。在這基礎(chǔ)上，我們創(chuàng)新了高水分?jǐn)D壓關(guān)鍵工藝技術(shù)與核心裝備?！蓖鯊?qiáng)介紹道。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過采用X-射線顯微成像技術(shù)、納米紅外技術(shù)等蛋白多尺度結(jié)構(gòu)解析先進(jìn)手段，全面揭示了高水分?jǐn)D壓促使植物蛋白形成網(wǎng)絡(luò)狀纖維結(jié)構(gòu)的分子構(gòu)象變化過程，闡明了基于TG酶誘導(dǎo)和多糖改性途徑的植物蛋白纖維結(jié)構(gòu)改善過程的分子機(jī)制。

“我們通過研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)凝膠堆積和層狀交聯(lián)是量變到質(zhì)變的臨界點(diǎn)，從而形成類似動物肉的纖維結(jié)構(gòu)取向。我們率先提出高水分?jǐn)D壓過程中蛋白纖維結(jié)構(gòu)形成的‘分層疊變’這一理論?！蓖鯊?qiáng)說道。

通過分層增廣主成分分析法，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了基于三種建模途徑的高水分?jǐn)D壓過程系統(tǒng)分析方法，將錯綜復(fù)雜的擠壓過程進(jìn)行了數(shù)字化關(guān)聯(lián)，創(chuàng)建了國內(nèi)外首個涵蓋數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、動態(tài)仿真系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的新型植物基肉制品“制備過程-蛋白結(jié)構(gòu)變化-品質(zhì)精準(zhǔn)調(diào)控”可視化平臺，為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控和智能制造奠定了基礎(chǔ)。

在國家農(nóng)業(yè)綜合示范區(qū)濰坊食品科學(xué)與加工技術(shù)研究院，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成立了植物蛋白擠壓與精準(zhǔn)營養(yǎng)配餐創(chuàng)新中心，探究高水分?jǐn)D壓新型植物基肉制品產(chǎn)業(yè)化示范。通過產(chǎn)業(yè)化示范，新型植物蛋白肉高效綠色制備技術(shù)與傳統(tǒng)低水分?jǐn)D壓工藝相比更綠色高效，生產(chǎn)效率提高50%以上，能耗降低66.7%以上，營養(yǎng)損失減少20%左右。

據(jù)王強(qiáng)介紹，相關(guān)技術(shù)成果已經(jīng)在良品鋪?zhàn)庸煞萦邢薰?、豐益（上海）生物技術(shù)研發(fā)中心有限公司、湖南富馬科食品工程技術(shù)有限公司等企業(yè)轉(zhuǎn)化應(yīng)用。相關(guān)技術(shù)成果將有力指導(dǎo)植物蛋白高效利用，填補(bǔ)我國在植物基肉制品高效制造領(lǐng)域的技術(shù)空白，對延長植物蛋白加工產(chǎn)業(yè)鏈，帶動區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高全民健康生活水平具有深遠(yuǎn)意義。

工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)化的臭鱖魚

臭鱖魚，是我國徽州地區(qū)的傳統(tǒng)自然發(fā)酵食品，具有悠久的歷史、豐富的營養(yǎng)價值、獨(dú)特的風(fēng)味，在《中國徽菜標(biāo)準(zhǔn)》中排在第一位。臭鱖魚具有獨(dú)特的發(fā)酵風(fēng)味，聞起來“臭”，吃起來“香”，且肉質(zhì)成獨(dú)特的蒜瓣?duì)睢?/p>

自古以來，鱖一直是我國特有的淡水名貴魚類，因其肉質(zhì)鮮美、無肌間刺等特點(diǎn)，深受國內(nèi)外消費(fèi)者青睞，通過“桃花流水鱖魚肥”詩句便可見一斑。

那臭鱖魚是如何而來呢？相傳是古時魚販為防止鮮魚變質(zhì)，采用一層魚灑一層淡鹽水的辦法裝桶，并經(jīng)常上下翻動。如此保存七八天抵達(dá)徽州各地時，鱖魚的魚鰓仍是紅色，鱗不脫、質(zhì)未變，只是表皮散發(fā)出一種似臭非臭的特殊氣味，但洗凈后經(jīng)熱油稍煎、細(xì)火烹調(diào)后，非但無臭味，反而鮮香無比，“臭鱖魚”便成為膾炙人口的佳肴。

臭鱖魚作為我國傳統(tǒng)發(fā)酵食品，相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)的加工方式大部分依然停留在傳統(tǒng)自然發(fā)酵，未向規(guī)?；⒓s化生產(chǎn)轉(zhuǎn)變，特別是缺乏相應(yīng)的地方標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)對臭鱖魚產(chǎn)業(yè)進(jìn)行約束，導(dǎo)致市面上流通的臭鱖魚產(chǎn)品品質(zhì)不穩(wěn)定，良莠不齊，制約了臭鱖魚產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。食品專項(xiàng)“中華傳統(tǒng)食品工業(yè)化加工關(guān)鍵技術(shù)研究與裝備開發(fā)”項(xiàng)目通過挖掘鱖魚傳統(tǒng)發(fā)酵工藝，科學(xué)量化特征氣味、滋味和口感，在明確優(yōu)勢菌作用規(guī)律的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)開展專用發(fā)酵裝置創(chuàng)制和工業(yè)化工藝流程優(yōu)化，以及發(fā)酵產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化，開發(fā)出安全、營養(yǎng)、保真的風(fēng)味發(fā)酵魚，實(shí)現(xiàn)了臭鱖魚加工工藝技術(shù)和產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化。

臭鱖魚產(chǎn)品

“我們主要是實(shí)現(xiàn)了‘兩個標(biāo)準(zhǔn)化’，一是發(fā)酵工藝標(biāo)準(zhǔn)化，二是產(chǎn)品品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)化?！表?xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員、大連工業(yè)大學(xué)教授級高級工程師李冬梅向記者介紹。

成果集成原料魚凍存、機(jī)械化飭殺、固液分離、厭氧發(fā)酵、雜菌抑制、新型包裝、熟化加工和危害物控制關(guān)鍵環(huán)節(jié)設(shè)備與技術(shù)，使工業(yè)用鹽量降低67%以上，發(fā)酵時間縮短29%，次品率低于0.5%。

針對臭鱖魚這個發(fā)酵魚產(chǎn)品，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)做到特征感官指標(biāo)、理化指標(biāo)和安全指標(biāo)的量化。產(chǎn)品感官品質(zhì)與傳統(tǒng)產(chǎn)品相似度超過80%，質(zhì)構(gòu)品質(zhì)(彈性、咀嚼性和黏著性)顯著提升(P<0.05)，生物胺降低49.00%-83.54%至安全水平。

“這一成果的核心是在優(yōu)勢發(fā)酵劑。我們分離出優(yōu)勢菌，并制備出臭鱖魚的專用發(fā)酵劑，在應(yīng)用后，使產(chǎn)品品質(zhì)和安全性得到顯著提升。同時，我們解決宰殺和發(fā)酵環(huán)節(jié)的裝備應(yīng)用問題，提升了裝備應(yīng)用率和產(chǎn)能，降低了成本，促使效益提升。”李冬梅介紹道。

目前，我國鱖魚人工養(yǎng)殖關(guān)鍵技術(shù)逐步成熟，從孵化培育到成魚養(yǎng)殖，鱖魚養(yǎng)殖業(yè)已具有一定的生產(chǎn)規(guī)模和較穩(wěn)定的產(chǎn)量?！吨袊鴿O業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒2020》的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2019 年我國鱖魚總產(chǎn)量為337082 噸。每斤鱖魚的市場售價超過30 元，鱖魚產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值超過200 億元。而臭鱖魚這一我國傳統(tǒng)發(fā)酵魚產(chǎn)品及其產(chǎn)業(yè)，加工產(chǎn)值也是可觀的。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過科企合作以及政府資金引導(dǎo)，共同攻關(guān)行業(yè)技術(shù)難題，有效促進(jìn)成果轉(zhuǎn)化落地。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)加快核心技術(shù)和專用發(fā)酵劑的應(yīng)用示范，推動新技術(shù)在產(chǎn)業(yè)中轉(zhuǎn)化。安徽黃山地區(qū)是發(fā)酵鱖魚加工的聚集區(qū)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在安徽3 家臭鱖魚加工企業(yè)進(jìn)行應(yīng)用示范，輻射帶動40 多家加工企業(yè)，促進(jìn)黃山地區(qū)臭鱖魚加工業(yè)產(chǎn)值達(dá)到了30 億元，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

食之有“味”的速凍米面制品

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們生活節(jié)奏的加快，人們的飲食習(xí)慣逐漸向簡便、省時靠攏，速凍米面食品因此成為消費(fèi)者青睞的食品。

速凍米面制品，是指以小麥粉、大米、雜糧等谷物為主要原料，或同時配以肉、禽、蛋、水產(chǎn)品、蔬菜、果料、糖、油、調(diào)味品等單一或多種配料為餡料，加工成型（或熟制），經(jīng)速凍工藝加工制備的食品。

針對我國速凍面米制品質(zhì)量穩(wěn)定性差、加工裝備與工藝技術(shù)落后，速凍產(chǎn)品品種少等行業(yè)共性問題，食品專項(xiàng)“預(yù)制調(diào)理食品制造關(guān)鍵技術(shù)與新產(chǎn)品研究及新型速凍技術(shù)裝備開發(fā)”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)從產(chǎn)品劣變機(jī)理、速凍裝備創(chuàng)制、加工工藝提升及新產(chǎn)品開發(fā)等方面攻關(guān)，建立了速凍面米制品品質(zhì)提升及綠色節(jié)能降耗技術(shù)。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員、江南大學(xué)副教授吳鳳鳳向記者介紹，速凍面米制品品質(zhì)提升及綠色節(jié)能降耗技術(shù)“是有理論、有設(shè)備、有技術(shù)、有產(chǎn)品?！?/p>

針對速凍食品品質(zhì)劣變本質(zhì)不明，速凍食品組分特性變化導(dǎo)致產(chǎn)品工藝不穩(wěn)定，技術(shù)參數(shù)難以控制等問題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開展速凍米面制品凍藏過程品質(zhì)劣變機(jī)理的研究，揭示了速凍食品主要成分（蛋白、淀粉、水分等）變化引起冷凍面團(tuán)品質(zhì)劣變作用的機(jī)理和速凍發(fā)酵面制品中酵母引起冷凍面團(tuán)品質(zhì)劣變作用的機(jī)理，建立速凍食品組分與儲藏及食用品質(zhì)的關(guān)系，為尋找延緩品質(zhì)劣變的解決方法，有效穩(wěn)定和提升產(chǎn)品品質(zhì)提供較為系統(tǒng)的理論。

“我們發(fā)現(xiàn)，谷蛋白大分子聚合體解聚是冷凍面制品中面筋蛋白和谷蛋白彈性下降的主要原因?！眳区P鳳說道?！盎诶碚?，我們開發(fā)了液氮沉浸和用混合工質(zhì)節(jié)流制冷等速凍新技術(shù)，使產(chǎn)品內(nèi)冰晶更小，分布均勻，實(shí)現(xiàn)了含餡面米破損率降低30%，有效提高了速凍面米制品的品質(zhì)?！?/p>

自動真空和面設(shè)備

全自動下卸料連續(xù)自動脫水機(jī)

針對我國速凍食品由于加工裝備性能低導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)差、加工成本高及存在交叉污染等技術(shù)難題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新了核心部件與結(jié)構(gòu)，研制了高性能的速凍裝備，提高了我國速食食品裝備的穩(wěn)定性與衛(wèi)生安全，延長了連續(xù)工作時間、降低了故障率與加工能耗，為高效生產(chǎn)高品質(zhì)速凍面米食品提供硬件保證。

“我們將間段式變片距技術(shù)、實(shí)時融霜技術(shù)、與風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)和速凍裝備自控系統(tǒng)優(yōu)化相結(jié)合，顯著提高了蒸發(fā)器和風(fēng)機(jī)的能效，使單位產(chǎn)量速凍面米制品的生產(chǎn)能耗降低了12%-17%?！眳区P鳳說道。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)針對我國自堆螺旋速凍設(shè)備技術(shù)研究與國外先進(jìn)技術(shù)存在差距，工業(yè)冷凍裝備存在高能耗、速度慢和衛(wèi)生條件差等突出問題，研究了輸送帶自堆積傳動、網(wǎng)帶運(yùn)行監(jiān)測、自控系統(tǒng)及遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng)、蒸發(fā)器實(shí)時融霜系統(tǒng)、CIP 自動清洗系統(tǒng)，突破了高效風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)時除霜技術(shù)、輸送帶自堆積傳動技術(shù)、CIP 程序化原位清洗技術(shù)，開發(fā)了新型高效節(jié)能自堆螺旋速凍設(shè)備：通過高效風(fēng)道結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)時除霜技術(shù)，實(shí)現(xiàn)改善氣流組織狀態(tài)優(yōu)化從而提升送風(fēng)與熱交換效率；采用輸送帶自堆積傳動機(jī)理簡化設(shè)備內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)和引入CIP 程序化原位清洗系統(tǒng)，減少衛(wèi)生死角實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自潔功能，達(dá)到冷凍食品加工過程中節(jié)能、高效、高品質(zhì)的目標(biāo)。

高效節(jié)能自堆螺旋速凍設(shè)備適應(yīng)高效冷凍（速凍）食品旺盛的市場需求以及現(xiàn)代食品安全、衛(wèi)生、綠色化要求，能保證農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)的優(yōu)良性和產(chǎn)品的安全性，有助于促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)形成加工產(chǎn)業(yè)集群，推動農(nóng)產(chǎn)品初加工、農(nóng)產(chǎn)品精深加工相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

基于劣變機(jī)理研究與設(shè)備性能改善，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新延緩速凍面米食品品質(zhì)的新工藝和新技術(shù)，提升了行業(yè)的自動化水平，提高了產(chǎn)品的品質(zhì)，創(chuàng)制了生制、熟制、油炸等系列速凍米面食品，豐富了速凍食品的品種，并且有效的降低了生產(chǎn)成本，保障了食品安全，促進(jìn)我國速凍米面食品產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和快速發(fā)展。

“我們通過自動真空和面、連續(xù)蔬菜預(yù)處理系統(tǒng)、餡料連續(xù)輸送系統(tǒng)及連續(xù)醒發(fā)裝備的開發(fā)及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了速凍餃子、包子等包餡產(chǎn)品的連續(xù)化、自動化生產(chǎn)，極大的提高了生產(chǎn)效率?！眳区P鳳說道。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研發(fā)的品質(zhì)提升技術(shù)及自動化生產(chǎn)線已在鄭州思念有限公司內(nèi)進(jìn)行了轉(zhuǎn)化，產(chǎn)品品質(zhì)得到顯著提升。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開發(fā)的多個速凍面點(diǎn)與速凍休閑系列新產(chǎn)品已成功上市，累計(jì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)收益達(dá)1.59 億元。