科技创新亮点纷呈 探秘四川东坡中国泡菜产业技术研究院

2021-08-02 15:55:59
来源:中国食品安全报

四川东坡中国泡菜产业技术研究院坐落在眉山“中国泡菜城”产业园区,成立于2013年,是全国第一个专门研究泡菜技术和生产专业的机构,由四川省吉香居食品有限公司、四川李记酱菜调味品有限公司、四川省川南酿造有限公司和四川省食品发酵工业研究设计院有限公司联合发起,依托“泡菜产业技术创新联盟”和“泡菜创新团队”,将“政产学研”深度融合的新型研究机构,是四川省首批启动的十个“产业技术研究院”之一。

立足产业发展需求 构建技术创新联盟

多种,为国内最为全面的泡菜菌种实物库;基于实物库与组学大数据分析、重构验证后,明确提出5属11种的乳酸菌为泡菜安全优势微生物,聚焦了现代调控发酵的方向。

“双高”菌剂制备与系列产品开发。菌种商品化是调控发酵的最重要基础,团队基于泡菜优势微生物与系统调控技术,定向筛选得到9株功能菌,通过系列关键技术制备出直投式功能菌剂并完成商品化、取得SC认证,突破了国际垄断;在国内率先采用呼吸调控、活保持等关键技术,突破了产量低、稳定差的技术瓶颈,单位产量提高20%,消减时间延长至2年以上,提高了产品竞争力,为实现泡菜现代化加工奠定基础。

创新两段发酵工艺。传统低盐发酵容易腐败无法周年生产、中高盐发酵速度慢、风味不足,是发酵不稳定的主要瓶颈。团队结合传统低盐泡菜和高盐渍蔬菜的加工工艺,创新“低盐发酵-中高盐贮藏”两段发酵工艺。在蔬菜低盐发酵阶段采用直投式乳酸菌剂调控发酵,缩短泡菜成熟周期,降低用盐量50%以上,实现了自然发酵向人工调控发酵的转变,解决了传统泡菜发酵不可控的技术瓶颈。

独创“稳态发酵”工艺。发酵后泡菜呈现不稳定,一般需要经过复杂的调配体系进行均一化;团队采用传统微生物学和现代组学技术深入研究传承千年的“老奶奶泡菜”,发现了在一段时间内相邻取样点之间的理化特征、优势微生物群落构成及代谢产物等相对稳定,无统计学差异(P>0.05),是“稳态发酵”规律的核心,基于规律创新“稳态发酵”工艺,能连续稳定发酵泡菜20批次以上,感官、风味稳定、保持传统泡菜风味,且加工过程中无盐水排放,大大简化工艺。

自主与集成创制泡菜自控加工设备单元,率先实现传统泡菜自动化流水线作业。在行业中率先集成创新了高效清洗脱盐一体机、连续式切分、正反向无级输送及机器人装箱等设备,引进消化全自控定量灌装设备,自主创新连续式拌料及压榨脱水设备,成功实现了泡菜流水线加工,提高生产效率70%以上,相关技术设备成为行业标配。

创制泡菜专用全自控生物反应器。模拟传统泡菜坛,采用正负压进出料、嵌入式控制、实时在线监测、智能故障诊断及处理等技术,实现了对温度、压力、溶氧的精确控制,实现了优势微生物与主要环境因子的系统调控、精准发酵,基于稳态发酵工艺,可连续稳定发酵泡菜20批次以上,发酵时间由原来的120小时缩短至72小时,实现了无排放的泡菜清洁化生产,提升了泡菜的安全

创建安全高效预处理工艺。团队集成和自主创新设计了自动提升、同步切碎拦截、落差吸附网滤除粗渣、圆盘辅流刮板沉渍、多级物理沉降和自动精滤等6项全物理预处理工艺,处理后的盐渍液粘度低于30%,悬浮物均直径下降40%,粗纤维下降90%,避免后续浓缩回收渣泥以及有机物污染粘结等问题,确保了回收食盐和浓缩液的安全及可利用价值。

创建MVR泡菜盐渍液处理回收系统。应用双效MVR处理泡菜盐渍发酵液,突破传统蒸发能耗高、RO和EDI回收利用不彻底问题。优化了MVR工艺,MVR一效蒸发后的剩余蒸汽用于二效蒸发,大大节约用气;相较于一效MVR,采用双效MVR能效提高13%,单位盐回收成本降低8%。结合盐渍发酵液氨氮、固形物、BOD5、COD等特点,优化了进出料液比例,产生回收液低至3%,回收食盐率100%。团队设计研发出MVR强制循环式蒸发器、MVR离心蒸汽压缩机、MVR浓缩结晶等一整套设备及控制系统,优化工艺参数500余项,实现盐水分离、盐渍液浓缩、蒸汽净化、蒸汽压缩及蒸汽水循环再利用等功能;集成自控预警、防结垢系统及晶浆连续离心分离、沸腾干燥等关键技术,针对盐渍液的高腐蚀,采用特殊钛材、2245双相不锈钢等材料,延长设备使用寿命2倍,达到15年以上。系统处理后的水质满足《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)三级标准,达到城镇污水处理站接收要求。利用MVR蒸汽压缩回用二次蒸汽压缩提能,高效循环利用,实现了盐渍液含盐量从5.5%到16.5%再到26%的梯度浓缩。解决了反渗透膜法(RO)和电渗析法(EDI)易堵膜运行成本高、氯离子回收不完全等难题,且在运行成本、使用耗材方面显著优于多效蒸发(ME)、RO、EDI等工艺。

回收应用MVR回收食盐和浓缩液。解析了MVR回收食盐和MVR浓缩液中农药残留、重金属和生物胺等500多项指标,建立《MVR回收食盐》和《MVR浓缩液》内控质量指标,提高了MVR回收食盐和浓缩液应用的安全和质量稳定。将MVR回收食盐应用于多态泡菜,尤其适合蔬菜的半干态、干态发酵,可以显著提高半干态泡菜甜味脯氨酸和鲜味谷氨酸30%以上(P<0.05),增加壬醛(>0.15μg/kg)和二甲基三硫醚(>0.5μg/kg)的玫瑰味、柑橘香和薄荷味。采用碳吸附、膜过滤、pH梯度脱氨、蒸煮熬制等工艺进行脱毒铵、脱臭、脱色等,率先制备出风味酱油,其氨基态氮含量>0.2 g/kg,远高于特级酱油标准;应用泡菜和发酵型豆制品,减少用盐量20%,显著增加丙氨酸、缬氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸等5-10倍,氨基酸含量>1.5 g/kg,赋予了产品丰富的风味,提升了感官特及产品安全,实现了泡菜盐渍液全利用。

加快科技成果转化

释放创新驱动效能

创新转化模式在现有“民办非”体制机制下,积极推进科研成果转化模式创新。研究院积极与市场接轨,立足企业与行业技术需求,推动科研成果转化,寻求可持续发展。一是在技术方面,泡菜产业技术研发服务台立足企业与行业技术需求,整合产业技术创新资源,引导项目创新要素,重点对企业与行业迫切需求核心技术进行了重点攻关,开发和储备了一系列切实符合企业发展和行业进步需要的前瞻技术、关键技术和共技术,保证台的在行业技术中的创新。二是在产品方面,台研究人员积极与市场、企业生产人员、企业销售人员等对接交流,了解行业产品的发展方向和市场现状,采用产品配方解析、产品自主研发等方式,开发和储备了一系列的具有转化潜力的产品。三是积极开拓研究领域,在围绕泡菜调味品领域开展技术产品研发的同时,深化研究领域,积极开展微生物制剂、功能食品等高端产品的研制,谋求转化,寻求可持续发展。合作方式方面,采用个化、定制化服务方式,针对不同企业采用不同的合作方式,如“技术入股”“产品提成”和“成果入股”等多种形式,保证泡菜院的持续造血功能。

自2013年成立以来,泡菜研究院依托重大项目,强化成果转化,推动泡菜产业转型升级与可持续发展,先后实现了多项重大科技成果的转化:建立了1500t/a连续自动直投菌发酵泡菜技术及设备”实现泡青菜连续式发酵生产;“泡菜生产高效节水技术”使每生产1吨泡菜由原来的20吨水降至10吨;建设10000t/a-20000t/a现代化标准化生产示范线5条(其中1条10000t/a,2条15000t/a,2条20000t/a),促进了优势特色食品的现代化标准化清洁化生产;突破了“双高”直投式功能菌制备技术瓶颈,建成了1000kg/a的泡菜直投式乳酸菌剂制备线1条,获国家QS认证(国内首个),产学研联合共建的20000t/a乳酸菌发酵泡菜生产示范线,首次融合了机电一体化、生物工程技术、食品工程等技术,引领了我国泡菜现代化生产的发展方向;完成5系列10多个新产品的转化,3年成果转化企业直接新增经济效益10亿元以上,带动了眉山泡菜集群的快速发展,三年产销量累计增幅50%。

技术与市场深度融合为了推动泡菜研究院的可持续发展,研究院成立“技术市场组”,依托台优势资源,积极推动技术产品的产业化转化,一方面让掌握核心技术的人员潜心在自己的技术研究中,不断更新完善自己的核心技术,实现产品的更新升级和技术的不可复制,另一方面“技术市场组”积极运作科研人员创造的技术成果,通过技术提成、技术服务、专利技术授权使用、吸引资本共同出资建立股份有限公司等方式实现利益共享机制,让掌握核心技术的人员从市场化的资源中获取收益,充分调动科研人员的积极、创造,实现“技术与市场”的深度结合。

目前已经取得了一些实效:分别与四川李记酱菜调味品有限公司、四川省川南酿造有限公司等采用技术提成的模式完成技术转化,取得了突破,其中转化开发的“炒泡菜”、“爽口菜心”新产品完成上市,累计销售额突破亿元,泡菜研究院采用技术提成模式获取收益50余万元;另外,采用技术转化服务企业20余个、专利授权使用企业3个、吸引外资组建生物科技有限公司1个,上述服务方式直接完成技术转化服务20余次,专利技术授权使用5项,生物科技有限公司完成3大类(泡菜乳酸菌、酸奶乳酸菌、益生乳酸菌)20多个新产品上市销售。

为中小企业服务,带动产业发展企业是产业的支撑,服务产业的核心是服务企业。为了更好的服务全省泡菜企业,发挥泡菜院开放式实验室和技术开发中心台优势,泡菜研究院专门成立了“产品技术开发与服务团队”,由专人负责,定期赴企业开展了解企业需求,针对制约行业发展的共关键技术,为企业提供免费咨询、培训、检测等服务,针对企业发展所需的技术、产品、人才等,提供技术研发与咨询、新产品开发、生产工艺布局、标准制修订、人员培训等有偿服务。成立至今,泡菜研究院累计为省内外百余家泡菜企业提供了人员培训500人次,为40多家企业提供了检测、技术咨询、工艺设计、专有技术和产品研发等服务。

构建利益共享机制

科技创新亮点纷呈

我国传统科研院所长期存在“科研与经济脱节”“过度行政化”“力量分散、重复建设”和“经费来源单一”等问题,四川东坡中国泡菜产业技术研究院在政府引导下,整合行业届最优势的产学研力量,坚持以市场需求为导向(主要出资人为企业),“专家治学”为本,大力推进成果转化,形成利益连接与共享机制,促进产学研用深度融合,解决企业、高校、科研院所自成体系,力量分散、重复建设,导致创新资源难以有效配置,尤其是克服科技与市场存在脱节,科技信息交流不畅,科技成果转化、技术转移不理想等突出问题。

在决策层面,理事会决定泡菜产业技术研究院年度经费来源和经费预算,同时理事会单位也是经费来源的主体,专职人员,兼职人员工资福利及主要科研经费来源于理事会各成员单位;理事会决定“泡菜产业技术研究院”成员单位的构成、泡菜产业政策向导以及建议泡菜行业主要开展的研发工作;理事会直接决定“泡菜产业技术研究院”的主要研发方向,审定“泡菜产业技术研究院”年度计划执行情况和下一年度计划;同时,为做好理事会工作,避免“泡菜产业技术研究院”成为单个企业的研发中心,理事会由行业内代表的龙头企业(多个龙头企业,限定龙头企业年出资额)、大专院校的专家团队共同组成,以企业成员为主(体现“市场导向”),理事长原则上由龙头企业负责人或研发负责人轮流承担。

在执行层面上,主要由首席专家(一般由大专院校专家承担,不能由理事长单位专家承担,体现“专家治学”)或首席专家指导秘书处开展“泡菜产业技术研究院”运行的具体运行工作,实体由专职人员和兼职人员共同组成,产学研联合开发研究工作;兼职人员主要来自于各理事单位、国内知名科研院校的专家教授、学者等;为发挥各种研发力量的作用,在具体运行措施上实施了“团队独立核算”和“高效行政化”(行政人员比例<15%,办公支出不足5%),“小同行评价”等理念;制修订50多项科研、行政管理制度,形成一套完善的高效运行与管理办法;合理的人员流动、进出与晋升机制,打破职位、职级终身制。

在监督层面上,由企业和高校共同组成监事会,负责“泡菜产业技术研究院”日常监管运行工作,对财务监管,采用第三方审计监管,接受国内权威审计机构监管。

功能作用四川东坡中国泡菜产业技术研究院立足于产业发展需求,着力构建技术链,支撑产业链,开展泡菜产业共技术和关键技术的研究开发和成果转化,促进泡菜产业的健康快速发展;主要开展泡菜原料品种选育及生产、泡菜功能微生物研究及应用、泡菜生产加工及综合利用、泡菜新产品新技术新工艺开发、标准的制修订、分析检测和培训及咨询、规划与可研报告的编制等业务;为园区泡菜企业以及全国的泡菜企业提供人才培养、产品升级、技术指导、关键技术的研究开发与成果转化等服务。研究院是四川省新建一批科研院所的样板,获得政府和行业认同,是省政府“一院一策”改革试点单位。

场地设施研究院拥有“3基地1中心”,即3个泡菜企业成功转化基地和泡菜研究院本部研究中心,依托国省重大项目,新购置GC-MS/MS、质构仪、泡菜发酵罐、全自动灌装机、三合一多功能自动进样器、小型冻干机、刀式研磨仪和二元制备色谱仪等一批高端实验设备,进一步提升现有开放型实验室、重点实验室的硬件条件,强化泡菜研究院台的科研与行业服务能力,完善以四川东坡中国泡菜产业技术研究院为核心的科技创新示范台。目前已建成泡菜微生物研究、新产品研发、综合利用等专业研究所3个,开放型联合实验室3个,中试示范线2条,标准化实验研发场地1000余方米,拥有各类专业研发设备300余台/套。

科研团队研究院集中了行业最优势的单位和最优秀的专家学者,现拥有博士、硕士和高级工程师等专业科研人员40余人,其中高级职称人员50%以上。“享受国务院特殊津贴专家”、四川省“学术和技术带头人”及其“后备人选”“四川省杰出人才奖” “四川省青年科技奖”“天府科技菁英”和“东坡英才”等专家人才10余人。1人荣获四川省第八届劳动模范。目前已培养硕士研究生5名,博士1名,新增在读博士研究生2名。

创新活力竞相迸发

科技研究硕果累累

科学管理泡菜研究院在科研方面的显著成效,得益于在日常管理过程中的“科学决策”“高效管理”和“有效监督”。一是深入推动高效行政化管理、专家治学、“小同行”评价等科研体制创新。二是推动“项目公司化运行”,通过引入外资,依托现有科研成果和科研人才成立生物科技公司,采用现代企业管理制度实现自主产品的转化。三是强化科研人员分工,鼓励科研人员创业创新。对纵向科研团队,充分保障经费投入,不断引导团队出高水研究成果和承担各类课题,注重以成果为导向的考核,使纵向团队成为泡菜院的创新源泉;对横向科研团队,前期给予充足经费,加强技术积累和研发转化,此后逐渐减少经费支持,从政策上引导团队进行企业化运作,使其成为泡菜院的转化台。四是强化人才引进培养和评价的体制建设。人才引进培养方面,泡菜院通过人才引进、人才联合培养、人才培训等手段,不断壮大项目人才队伍、提高项目人才队伍技术水、强化人才队伍工作能力。人才评价体制建设方面,为了公公正的评价科研人员的工作业绩、充分调动科研人员科研与创收的积极和创造,泡菜院从制度入手,先后发布多项绩效考核与激励制度,建立了完善的员工绩效考核和激励机制,鼓励科技人员创收、服务企业、产品开发、技术创新、成果转化、申报专利、发表论文、出版著作及申报各级科技成果奖。

成果内容成立了首个泡菜菌种资源库,分离保藏泡菜微生物11000多株,开发出直投菌发酵泡菜等多个系列180多个新产品。提出了“盐渍菜-泡菜”理论,“稳态发酵”和“同形异效”规律,在此基础上主导修制定行业和地方标准5项;申请专利100余项,授权专利40多项,其中发明专利23项;发表论文60多篇,其中多篇SCI收录,多部泡菜专著,完成成果鉴定9项,其中3项评价为国际领先水。研究成果多次获得省、市政府及行业(国家级)科技进步一等奖等奖项。开展了MVR回收食盐与浓缩液的研究与应用,牵头申报项目“基于MVR泡菜盐渍液高效综合利用关键技术研究与示范”荣获四川省科技进步一等奖,该项目为泡菜研究院作为主要完成单位完成的第三个省部级一等奖;作为主要专家团队和起草组参与了ISO“泡菜(盐渍发酵蔬菜)”国际标准发布;实施国家及省市科技重点项目20余项,多项成果已投入企业生产应用。

揭示“同形异效”发酵规律,实现系统调控。探明泡菜发酵规律是突破传统泡菜可控发酵的核心,团队系统收集并解析了全国100多种传统泡菜的典型工艺,采用宏基因组学、代谢组学与传统分离鉴定等多种方法,探明了我国传统泡菜的微生物结构及分布,模拟重构了我国典型泡菜的发酵模型,揭示“同形异效”发酵规律并基于泡菜优势微生物菌群与关键环境因子系统调控,突破了过去国内外普遍认为泡菜工艺复杂、菌群结构多变难以调控发酵的瓶颈。

首创泡菜微生物菌种资源库。菌种资源是调控发酵的基本物种资源,团队分离、保藏11000多株泡菜微生物,标准化整理整合400株,建成国内首个泡菜菌种资源库,涵盖27属100

团队检测泡菜的理化物质

团队指导泡菜企业生产

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