产教融合协同创新，带动食品酿造产业升级

近日，由天津科技大学生物工程学院教授王敏团队牵头研究的“酿造食品微生物资源挖掘与提质增效关键技术及应用”项目荣获2024年度天津市科技进步一等奖。

“食醋、辣椒酱等酿造食品的生产采用的是多微共酵工艺，体系复杂，长期以来以半机械化和机械化为主，发酵调控技术水平低，劳动力需求量大，发酵周期长，亟需生产模式升级。”王敏说。

针对我国酿造食品在酿造机理解析、微生物资源挖掘与利用、产品品质提升以及生产模式创新升级等方面的迫切需求，王敏带领团队采用合成生物技术开展创新性研究，攻克了行业共性难题，实现了酿造食品生产模式升级。

他们的主要突破点在于创建了酿造食品微生态分析技术平台，在理论上系统阐明了多微共酵协同互作机制，明确了核心微生物组成及其代谢特征；在方法学上发明了基于AI智能预测的优良菌种精准选育技术，获得酿造食品优良菌种14株；采用合成生物学方法创建了食醋、辣椒酱等合成微生物组，创建了发酵过程精准调控技术；建成了国际首条食醋固态发酵自动化生产线，实现了传统酿造食品生产模式的转型升级。

王敏表示，不同于传统的食品发酵研究范式，本项目成果采用了国际先进的基因和蛋白质组学技术、合成生物学方法和人工智能技术，让发酵过程的微生物从自然状态到可控状态，赋予它定向、稳定、高效的特征。但这个过程也是漫长和枯燥的，为了保藏和挖掘酿造食品微生物资源，团队分离纯化了数万个微生物菌落，保藏鉴定了3000余株潜在的有益微生物菌种。为快速锁定核心微生物菌株，团队利用AI技术，自我挑战自我研发大数据模型，一批批的补充实验数据、一次次的模拟训练，成功开发出基于酶催化常数Kcat智能预测的优良菌种选育策略，模型预测准确度较瑞典科学家Nilsen研发的国际先进模型提高了5倍，菌株筛选工作量减少约80%。产教协同、多学科技术交叉是最终实现技术突破的重要密码。

在实现发酵微生物菌种可控的基础上，为了实现发酵过程的调控，研究团队还自主设计研发了自动化装备。但如何实现发酵过程数据监测的难题又摆在了面前。项目第二完成人、天津科技大学生物工程学院教授郑宇告诉记者：“长期以来食醋、辣椒酱等食品发酵过程自动化水平低，关键在于没有发酵过程关键指标的实时在线检测技术，也不知道该如何去进行自动化地发酵调控。”在反复验证后，他们利用近红外光谱分析技术建立了基于微生物代谢活性的实时在线检测技术，在进行发酵过程参数在线检测的基础上来实现发酵过程的精准调控。

利民蒜蓉辣酱是天津市民喜爱的国民调料，为了提升品质稳定性和提高发酵效率，2015年现任天津市利民调料有限公司党委书记、董事长程鹏主动找到天津科技大学，寻求酿造食品产业高质量发展路径。他也是此项目的完成人之一。

“以前辣椒酱的发酵受自然环境影响大，导致每批次发酵过程都有些许差异，过程分析检测和产品质量控制的成本比较大。自从使用了本项目的可控发酵微生物组和发酵技术，发酵过程稳定性显著提高，辣椒酱的风味更加醇厚。”程鹏说。

从凭经验的自然发酵到实现精准可控发酵，使蒜蓉辣酱的发酵周期缩短约30%，生产成本降低了10%，利润率提升约17%，不仅让企业实现了技术升级，也为企业带来了实实在在的效益。

目前，相关技术成果不仅在天津利民调料转化应用，也在天津天立独流老醋、山西紫林醋业、广东天地壹号饮料、湖北安琪酵母等企业相继应用，产生了显著的社会经济效益。

说起为何能畅通校企“握手通道”，快速实现科技成果转化？王敏表示，近年来，天津科技大学在科技成果转化体制机制创新方面进行了积极探索。例如在天津市率先实施职务科技成果转化现金奖励个人所得税减半计税；教师职称晋升的成果评价采用多元化指标，除了教师的教学水平、学术论文、授权专利、科技成果获奖情况以外，还将服务企业、科技成果转化情况也纳入评价体系中，专门设置了“应用推广型”职称系列；学校设立有技术经理人制度，并进行知识产权赋权，这些措施都极大地激励促进高校教师进行科技成果转化。

目前，王敏带领团队继续在食品酿造产业中寻求新突破，他们希望今后将实验室更多科技成果应用在生产过程中，最终带动行业数智化转型升级，为传统企业提质增效赋能，带动天津乃至全国食品酿造产业高质量发展。