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中国工程院院士、南昌大学食品科学与技术国家重点实验室主任谢明勇:深耕植物基乳酸菌发酵食品产业“蓝海”

2023-10-08   中国食品安全网   阅读量:116

    中国食品安全网讯 9月20日,以“实施食品安全战略 助力健康中国建设”为主题,由教育部、生态环境部、农业农村部、海关总署、国家林业和草原局、山西省人民政府、中国食品工业协会指导支持,中国食品安全报社、长治市人民政府、山西省市场监督管理局、山西省投资促进局联合承办的第二十一届中国食品安全大会在山西省长治市隆重举行。在9月20日下午举行的第二十一届中国食品安全大会“院士讲坛——贯彻总体国家安全观 以新格局保障新发展”中,邀请了中国工程院院士、南昌大学食品科学与技术国家重点实验室主任谢明勇演讲。

    谢明勇表示,当前,慢病高发已成为国民健康的头号杀手。相关数据显示,2019年,我国因慢病导致死亡的人数占总死亡人数的88.5%,超过全球平均水平,心脑血管疾病、癌症、糖尿病等慢病已严重威胁国民健康。此外,慢病的低龄化也日趋明显,甚至出现儿童糖尿病和白血病的极端病例。慢病高发有诸多因素,其中与膳食结构密切相关。2017年数据显示,全球大约有1100万人因吃得不健康而死亡,占成人总死亡人数的22%。

    近年来,植物基食品发展比较快。植物基食品特指以植物原料或其加工品作为蛋白质、脂肪的来源,添加或不添加其他辅料、食品添加剂(含营养强化剂),经加工制成的产品质构、风味、形态等感官特性与相应的动物来源食品具有相似特征的制品,其目的在于减少对环境和自身健康的危害,并试图寻找动物制品的“优质替代品”。

    植物基食品对于当下追求食品营养功能和健康生活质量的人群来说,是一个很好的选择;在植物基食品的基础上,运用生物技术生产植物基发酵食品,成为未来食品发展的一个重要方向。

    植物基发酵食品有诸多分类。其中,乳酸菌发酵谷物产品是采用酶法与发酵法相结合的技术,以谷物为主要原料,利用酶将谷物中的淀粉转化为乳酸菌可利用的低聚糖,再添加适当的氮源,经过乳酸菌发酵而成的一种功能性发酵谷物产品。如,乳酸菌发酵燕麦、燕麦酸奶、乳酸菌发酵大米等,均以其独特营养和风味越来越受到人们关注。

    乳酸菌发酵植物蛋白产品具有脂肪低、热量低和无胆固醇等特点,且不含乳糖,是乳糖不耐症患者的良好选择。同时,乳酸菌发酵可去除某些植物蛋白原料本身不愉悦的风味,可提升产品的风味与营养价值。

    乳酸菌发酵技术用于果蔬的发酵,不仅能够改善果蔬风味,去除蔬菜原有的生腥味,还可增强果蔬产品营养价值和益生功能,延长果蔬的保质期。

    乳酸菌发酵食药同源产品,通过发酵技术处理,可以加强中草药药性,降低毒性,同时乳酸菌发酵还可以改善食药同源植物的风味,使良药变得不再“苦口”。

    另外,乳酸菌发酵茶饮料区别于通常所指的发酵茶概念,后者主要是指酶促氧化反应,而乳酸菌发酵茶是通过乳酸菌直投到茶叶中进行发酵。然而,茶叶本身含有多酚类化合物,因此寻找适合茶叶发酵的菌种成为开发乳酸菌发酵茶饮料的瓶颈。

    要做好乳酸菌发酵食品产业研究,会面临一些关键科学技术问题,比如,筛选具有优良发酵性能的乳酸菌,制备高活性、低成本的菌剂,对发酵产品的营养和安全性进行评价等等,这直接决定了能否开发出适合发酵和市场需求的植物基乳酸菌发酵产品。

    针对这些问题,南昌大学食品科学与技术国家重点实验室先以传统自然发酵果蔬为研究对象,对植物基自然发酵过程中涉及的多菌种协同发酵的代谢调控机制进行了研究,明确自然发酵过程的早期、中期和后期到底哪些微生物在发挥作用,为优良植物基发酵专用益生菌种的选育奠定了理论基础。此外,做食品最核心的问题是口感和美味,为此,也研究了植物基自然发酵过程中发酵微生物和产品风味之间的关系。进一步地,还创建了一个植物基发酵益生菌高通量的筛选体系,基于此筛选体系,从采集自全国25个省份140多个县市的2000余份发酵植物基样品中进行优良植物基发酵菌的筛选,最终筛选、鉴定并保藏了8000多株植物基发酵专用菌种,建立了具有自主知识产权的植物基发酵专用益生菌库;再之后,要想实现植物基发酵的工程化和产业化,就要将上述优良菌株做成高活性的工程化菌剂。在掌握益生菌发酵的核心技术之后,还要对菌种的安全性进行评价。以植物乳杆菌NCU116为例,通过对其进行全基因组测序,没有发现毒力或致病基因,证明这株菌是一株安全可靠的益生菌株。

    在产业化研发方向,南昌大学食品科学与技术国家重点实验室发明了直投式益生菌发酵果蔬新工艺,开发了益生菌发酵果蔬全新系列产品。相关技术和产品具有安全、高效、节能、环保等特征和优势。通过构建益生菌发酵果蔬产品的功能评价体系,发现果蔬发酵益生菌及其发酵产品具有调节肠道菌群、缓解便秘、降血糖、调节免疫、缓解结肠炎、预防肠胃炎症等功能活性,尤其是对缓解便秘、抑制高脂血症、调节肠道等方面有着显著功效。

    相对植物基原料来说,植物基乳酸菌发酵产品营养和风味得到大大改善,有没有相对应的物质基础?在发酵的过程中产生了什么样的变化呢?以开发的发酵胡萝卜饮料为例,发现胡萝卜经发酵后烯萜类化合物大幅度降解,芳香类物质增加,同时β-胡萝卜素、膳食纤维、短链脂肪酸等营养物质含量也远高于其他市售的胡萝卜饮料产品。

    因此,无论在基础理论、关键技术还是在产品开发方面,植物基乳酸菌发酵领域都是值得科研人员和企业家进一步深耕的“蓝海”。