非熱加工讓食品味美色鮮

  一包果汁能夠長久保存，且依然原汁原味、味美色鮮，以往一般用的是高溫殺菌方法。但現在，食品非熱加工技術，正在改變果蔬等食品保鮮保質的傳統模式。

中國農業大學食品科學與營養工程學院食品非熱加工北京市重點實驗室，在國內率先提出食品非熱加工研究方向基礎上，圍繞食品非熱加工關鍵技術及相關理論開展科研攻關，至今已取得一系列技術進展，并有多項成果實現轉移轉化。

一手抓基礎研究，引領產業技術創新；一手抓成果轉化，服務經濟社會發展——中國農業大學食品科學與營養工程學院院長廖小軍教授帶領的團隊，秉持“有創新源頭、有成果孵化、有資本支持、有轉移轉化、有社會服務”的發展理念，努力推動我國食品非熱加工技術的研究，為果蔬加工產業提質增效和制品高端化發展作出了積極的貢獻。

突破傳統的食品殺菌模式

在食品行業，為了讓牛奶、果汁、水果罐頭等食品能夠保存較長的時間和保證食品安全，一般要用到高溫殺菌技術。然而，對于一些熱敏性強的食品，利用高溫殺菌技術時，往往會導致這些食品營養破壞和變色變味。

例如，對許多水果進行高溫殺菌時，會極大造成水果中維生素-C含量的損失。這導致雖然前端收獲了品質很好的水果，而到后端加工成果汁、果醬等產品時，高溫殺菌卻使食品的品質降低，嚴重影響產品質量，阻礙食品行業的高端化發展。

“既然高溫殺菌不行，那么能不能不用高溫，而是采用‘非熱加工’的技術來殺菌呢？”早在1997年，廖小軍就針對食品行業的現實問題，結合國外視頻殺菌發展趨勢，在國內率先提出了食品非熱加工的研究方向。“采用物理加工的方式，例如采用超高壓、超聲波、電場、磁場等技術進行消毒殺菌。”

超高壓非熱加工技術，是廖小軍帶領實驗室團隊研究最深入、成果取得最豐碩的領域。

研究發現，當食品加工的壓強達到100兆帕（相當于10個大氣壓）時，就可以對果蔬制品等起到殺菌的作用，且能使其保持較好的品質。而現實生產中，往往采用400兆帕的壓強進行殺菌。

“我們研究的正是這些問題。”廖小軍介紹，“例如針對不同的食品，采用多大的壓強能達到最佳的殺菌效果，即超高壓殺菌的有效性問題。”

那么，超高壓殺菌的機制和過程是怎樣的？超高壓殺菌過程中，食品品質會有哪些變化？“這涉及超高壓殺菌的動力學機制問題和食品品質變化機制問題。探索這些問題，既是學科研究的重要方向，也會對食品行業發展起到重要的推動作用。”廖小軍說。

關鍵問題抓住了，也有了明晰的研究方向，輔之以科研的耐心和堅定，目標自會變得水到渠成。“非熱加工對枯草芽孢桿菌芽孢的殺菌動力學和殺菌機制的研究”、“超高壓協同胞壁肽和溫度對芽孢的殺滅及機理研究”等一系列研究進展和成果，彰顯了實驗室的創新力。

把技術真正用到生產實踐中

“從現實需求中來，到現實需求中去，把論文寫在祖國的大地上”，是廖小軍和團隊的科研理想，也是實驗室不變的發展信念。

“我們很希望自己的研究成果和技術能夠轉化或產業化，為食品加工行業作出點貢獻。”廖小軍說，多年來，實驗室把科研成果轉化和產業化作為重要的工作內容。目前，實驗室已有多項科研成果轉化應用，取得了顯著的社會效益和經濟效益。

此前，內蒙古一家企業利用當地的沙棘資源提取SOD酶（超氧化物歧化酶），并開發了口服液等相關產品。但在臨床過程中，卻發現口服液中SOD酶活性不夠高，產品品質和效果一般。

在上網檢索相關ZL信息時，該公司了解到實驗室申請了食品非熱加工的相關ZL技術，便立即與中國農業大學和實驗室進行了聯系對接。

在對接過程中，實驗室了解到該公司在提取SOD酶、開發口服液產品過程中，也利用了高溫殺菌技術，而高溫正是導致SOD酶容易滅活的原因。

針對該公司產品開發中的關鍵問題，實驗室為其導入了超高壓非熱加工技術，使產品中SOD酶的活性提高了45%。同時，實驗室還為其導入膜分離技術，在從沙棘中提取SOD酶時，通過膜濃縮方法，大大提高了提取物中SOD酶的濃度。

2017年，實驗室開發的“一種具有高SOD酶活力的口服液及其制備方法”等3項發明ZL，以ZL轉讓的方式轉讓給該公司，轉讓金額200萬元。這一系列技術使該公司產品中SOD酶的活性整體提高了4倍，極大提升了其產品品質，已經建成了中試生產線。

刺梨是貴州地區的一種特色山果資源，其含有豐富的維生素-C、黃酮、SOD酶等營養成分。為了開發利用刺梨資源，貴州春歸科技有限公司（簡稱“春歸科技公司”）引入實驗室的食品超高壓非熱加工技術，開發刺梨果汁產品。

“企業原先也是采用高溫加工的方式，但高溫很容易破壞刺梨中的營養成分。”廖小軍介紹，“采用超高壓非熱加工技術后，大大提升了刺梨產品的品質和功能。”

2016年，春歸科技公司與實驗室開展技術服務合作，并建成了第一條生產線。至2019年，第二條生產線正在建設過程中。春歸科技公司已成為亞洲最大的超高壓非熱加工技術應用的企業。

在新疆、河北等地，實驗室的超高壓非熱加工技術也在助力當地的果蔬資源開發。“在新疆，企業利用我們的技術，可以把胡蘿卜、杏等果蔬加工成嬰幼兒食品；在河北，企業也是利用我們的技術把蘋果加工成高檔果汁。”廖小軍說，“在這些果品豐富地區，有了好技術，可以把資源變成更多的好產品。”

瞄準產業發展所需的關鍵技術問題，實驗室以已所長，快速將科研成果轉移轉化，幫助企業提質增效，助力產業高端化發展，生動體現了實驗室作為科技創新基地的社會責任。

服務產業高質量發展

2012年，第七屆世界草莓大會首次落地中國，并在北京昌平舉辦。在此前夕，為推動北京草莓產業高端化發展，北京市科委積極部署重點研究項目，組織相關單位開展超高壓非熱加工技術在果品深加工領域的應用研究。

承擔這一項目的正是廖小軍團隊。“北京農業產業近年來積極踐行新發展理念，深化農業供給側結構性改革，促進農業高質量發展。”廖小軍表示，這樣的產業發展思路，為農業科技的發展應用帶來了機遇；而實驗室的科技創新，也將助力首都農業產業高質量發展。

項目實施過程中，廖小軍團隊與北京天翼生物工程有限公司（簡稱“天翼生物公司”）等單位合作，利用超高壓非熱加工技術，把草莓加工成草莓汁等產品，豐富了北京草莓產業多元化發展內涵，提升了草莓產業發展的水平。

在北京市科委和廖小軍團隊支持下，天翼生物公司建成了草莓果汁超高壓非熱加工生產線，并取得了較好的效益。至2015年，北京沛時果汁公司購買了這條生產線，用于各種果蔬汁產品的加工生產。

同樣以技術服務的方式，實驗室還與北京和聚網絡科技有限公司（簡稱“和聚網絡公司”）開展合作，助力其開發功能性果汁飲料產品。利用實驗室的超高壓非熱加工技術，和聚網絡公司的果汁品質大幅度提高，其開發的“Hey juice”果汁品牌，深受青少年客戶的喜愛。

食品非熱加工技術為農產品生產方式帶來變革的同時，也帶動了食品行業裝備制造的研發替代。在實驗室支持下，北京速原中天科技股份公司等企業開發了國產超高壓設備，設計思路全部來源于實驗室。這些國產超高壓設備正在全面替代進口超高壓設備。

2020年初，突如其來的新冠肺炎疫情，使全球各行各業都遭受了深重的影響。6月份以來，我國進口冷鏈食品中，頻頻檢測出新冠肺炎病毒陽性，給我國疫情防控帶來了新挑戰。

戰勝疫病離不開科技支撐。針對冷鏈食品疫情防控和病毒消殺的迫切需求，北京市科委在梳理科技資源庫時發現，實驗室廖小軍研究團隊研發的用于食品加工的高壓CO2非熱加工技術，或許對冷鏈食品新冠肺炎病毒消殺有效。為此，北京市科委迅速部署相關研究項目，推動該技術研發應用。