一生從事肉品科學(xué)志在“讓中國人吃好”
——記南京農(nóng)業(yè)大學(xué)周光宏教授團(tuán)隊

蔡巧玉

在中國，一入臘月，許多人家窗前廊下就開始曬起了臘肉香腸，那煙熏火燎的畫面頓時為平淡的生活染上了一絲“過年”的氣息。臘肉，是我國最具特色和影響力的傳統(tǒng)肉制品，也是中華民族幾千年來肉品加工經(jīng)驗和智慧的結(jié)晶。盡管代代相傳之下，家家戶戶幾乎都有一手腌制臘肉制品的好手藝，但卻很少有人知道背后的機(jī)理奧秘，獨特的風(fēng)味究竟如何形成？

承千年記憶，解碼中國傳統(tǒng)肉制品

在2019年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會上，由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教授周光宏帶來的國家科技進(jìn)步獎二等獎成果——“肉品風(fēng)味與凝膠品質(zhì)控制關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用”項目回答了這一問題。

在該項目中，周光宏不僅帶領(lǐng)團(tuán)隊摸清了中式肉品風(fēng)味的“家底”，揭示了中式傳統(tǒng)腌臘肉制品風(fēng)味的形成機(jī)理，還研發(fā)出現(xiàn)代加工工藝和質(zhì)量保障技術(shù)，使這一中國千年傳統(tǒng)肉制品插上了科技的翅膀，不僅如此，在周教授倡導(dǎo)下“臘肉”（Larou）已列入國際肉品名詞，這是第一個中國傳統(tǒng)肉制品名詞進(jìn)入世界標(biāo)準(zhǔn)，以前我們只能聽到“火腿”“培根”“漢堡”等這些西方國家的肉制品名稱。

以腌臘肉為代表的中國傳統(tǒng)肉制品，幾千年世代相傳，經(jīng)久不衰，是中華民族文化的瑰寶，也是中國及世界珍貴飲食文化的重要組成部分。但幾千年來，傳統(tǒng)肉制品作坊式生產(chǎn)，技藝師徒相傳，對工藝技術(shù)知其然而不知其所以 然，導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)量低、衛(wèi)生狀況差、標(biāo)準(zhǔn)化程度低、產(chǎn)品存在質(zhì)量不穩(wěn)定、食用安全難以保障。

為此，周光宏深入研究了我國腌臘肉制品風(fēng)味形成機(jī)理，首次闡明了主體風(fēng)味物質(zhì)的生成途徑，即內(nèi)源酶逐級降解肌肉蛋白和脂質(zhì)，產(chǎn)生游離氨基酸和脂肪酸，后者經(jīng)進(jìn)一步氧化降解及相互反應(yīng)形成最終香味物質(zhì)，首次提出腌臘肉制品的主體風(fēng)味形成主要取決于內(nèi)源酶的作用，否定了“表面霉菌起主導(dǎo)作用”的傳統(tǒng)知識。內(nèi)源酶，顧名思義，就是肌肉內(nèi)本身就存在的酶，常見的有分解蛋白質(zhì)的組織蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶等，以及分解脂類的脂肪氧化酶、磷脂酶等。這些酶在腌制過程中通過催化肉品內(nèi)部的蛋白和脂肪分解，從而產(chǎn)生讓人覺得好吃的風(fēng)味物質(zhì)——游離氨基酸、寡肽和酯類化合物等小分子物質(zhì)，這一發(fā)現(xiàn)“揭示了中國傳統(tǒng)腌臘肉制品濃郁風(fēng)味生成的秘密”，被Nature China評為2007年度中國十大科研亮點，并撰文“Secrets of the Jinhua Ham”進(jìn)行了專題報道，稱周光宏團(tuán)隊揭示了中國傳統(tǒng)肉制品獨特風(fēng)味產(chǎn)生的奧秘。

根據(jù)上述機(jī)理，周光宏率領(lǐng)團(tuán)隊研發(fā)出基于內(nèi)源酶活力調(diào)控的“低溫腌制—中溫風(fēng)干—快速成熟”的現(xiàn)代制作工藝，使產(chǎn)品鹽分含量減半，生產(chǎn)周期顯著縮短，優(yōu)級產(chǎn)品率提高到95%以上，解決了傳統(tǒng)腌臘肉制品生產(chǎn)周期長、產(chǎn)品鹽分過高和風(fēng)味品質(zhì)難以控制的技術(shù)瓶頸，為中國傳統(tǒng)肉制品由作坊式生產(chǎn)走向現(xiàn)代化加工起到了引領(lǐng)和示范作用。

實驗分析中

解決水土不服，促進(jìn)低溫肉制品走進(jìn)千家萬戶

在中國老百姓的餐桌上，傳統(tǒng)肉制品和西式肉制品幾乎各占了半壁江山，西式肉制品主要是低溫肉制品，它是在巴氏殺菌溫度條件下加工的肉制品，因避免了高溫過度煮制而帶來的營養(yǎng)損失，保持了肉品特有的質(zhì)地和口感，已成為國際肉制品生產(chǎn)和消費(fèi)的發(fā)展趨勢。但因其技術(shù)來源于西方，引進(jìn)初期從配方、工藝到設(shè)備全部進(jìn)口，由于缺乏本土科技支撐，引進(jìn)到我國后一直“水土不服”，主要表現(xiàn)在保質(zhì)期短、易腐敗變質(zhì)、產(chǎn)品出水出油嚴(yán)重等難題。

針對這一系列問題，周光宏在國內(nèi)率先提出了“以改善肌肉蛋白的乳化凝膠特性來降低產(chǎn)品蒸煮損失，以維持主導(dǎo)色素的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性來延緩產(chǎn)品褪色，通過對優(yōu)勢腐敗菌群生長關(guān)鍵點控制以延長保質(zhì)期”的品質(zhì)控制理念。他說，肌肉中有很多肌原纖維蛋白，在加熱條件下，這些肌原纖維蛋白從無序分散的溶膠狀態(tài)組裝成立體網(wǎng)狀的凝膠狀態(tài)，能夠有效地鎖住水分。南農(nóng)肉品團(tuán)隊首次發(fā)現(xiàn)在油水界面誘導(dǎo)下，肌肉蛋白發(fā)生了結(jié)構(gòu)變化，疏水基團(tuán)暴露，與脂質(zhì)融合形成了乳化界面蛋白膜，也就是形成了“水包油”的結(jié)構(gòu)，這一過程被稱為“乳化”，該發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了國內(nèi)肌肉凝膠乳化理論的空白。

基于上述發(fā)現(xiàn)，周教授與徐幸蓮教授共同率領(lǐng)團(tuán)隊優(yōu)化了低溫肉制品腌制、滾揉、斬拌和熱加工關(guān)鍵工藝參數(shù)，與雨潤集團(tuán)共同研發(fā)出高效乳化、一體化腌制、色澤保持和腐敗菌抑制等關(guān)鍵技術(shù)，使低溫肉制品的蒸煮損失顯著降低，保質(zhì)期由30天延長至60天，有效提升了產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，使低溫肉制這一舶來品，從高檔飯店走進(jìn)千家萬戶。

進(jìn)行肉類品質(zhì)監(jiān)測

工作中

攻克冷卻肉難題，使消費(fèi)者吃上放心肉

國家科學(xué)技術(shù)獎是中國在科學(xué)技術(shù)方面設(shè)立的最高等級獎勵，獲得這一殊榮的人可謂鳳毛麟角，難能可貴的是，這并不是周光宏團(tuán)隊第一次站上國家科學(xué)技術(shù)獎勵的舞臺，早在6年前，他帶領(lǐng)團(tuán)隊主持的“冷卻肉品質(zhì)控制關(guān)鍵技術(shù)及裝備創(chuàng)新與應(yīng)用”成果就獲得了2013年度國家科技進(jìn)步獎二等獎?！拔覀兊难芯恳斕炝⒌?，既要圍繞國家重大戰(zhàn)略需求、農(nóng)業(yè)及食品科學(xué)的前沿問題，又要切實解決讓老百姓吃得好、吃得放心的民生問題?！敝芄夂暾f道。

肉在中國人眼中是美食的象征，而在周教授眼里是復(fù)雜精美的物理結(jié)構(gòu)和有序排列的化學(xué)組成。從運(yùn)動功能的肌肉轉(zhuǎn)變?yōu)榭墒秤玫孽r肉，肌肉組織經(jīng)歷了一個復(fù)雜的生理生化的變化，這個過程使肉變得多汁柔軟，味道鮮美。

與剛采摘的果子口感青澀，需要后熟一段時間才甜潤可口是一個道理。與熱鮮肉相比，冷卻肉更加安全、衛(wèi)生、營養(yǎng)，風(fēng)味更好，因為低溫可以有效抑制微生物生長，同時經(jīng)過一段時間的冷卻后，肌肉會發(fā)生一系列生理生化反應(yīng)，降解了一些關(guān)鍵蛋白，使肉的質(zhì)地變得柔軟，滋味變得鮮美，在發(fā)達(dá)國家，冷卻肉已基本替代熱鮮肉成為生鮮肉的主要生產(chǎn)消費(fèi)形式。而我國冷卻肉產(chǎn)業(yè)起步艱難，一是受到傳統(tǒng)飲食習(xí)慣影響，更重要的是當(dāng)時冷卻肉生產(chǎn)普遍存在著干耗大、易腐敗和品質(zhì)不穩(wěn)定等難題，嚴(yán)重制約了產(chǎn)業(yè)發(fā)展，據(jù)估計，我國每年因異質(zhì)肉和冷卻干耗造成的損失就高達(dá)300億元。

看到這樣的艱難場景，周光宏下定決心攻克冷卻肉難題，從20世紀(jì)90年代起就帶領(lǐng)團(tuán)隊系統(tǒng)研究了冷卻肉嫩度、保水性和色澤等重要食用品質(zhì)形成機(jī)理以及腐敗微生物的變化規(guī)律；發(fā)明了用于冷卻肉的霧化噴淋冷卻技術(shù)，研發(fā)出高效間歇式霧化噴淋裝置，使冷卻豬肉的干耗損失從常規(guī)的2.5%下降到0.9%，減損60%以上；發(fā)現(xiàn)了冷卻肉的腐敗變質(zhì)是由假單胞菌等優(yōu)勢腐敗菌的協(xié)同作用所致，確定了屠宰冷卻工藝和貯運(yùn)溫度波動為關(guān)鍵控制點，研發(fā)了乳酸噴淋減菌工藝和冷鏈不間斷技術(shù)及裝備，使胴體表面的初始總菌數(shù)顯著下降，冷卻豬肉保質(zhì)期由原來的2～3天延長至7天；闡明了微摩爾鈣激活酶與肌肉嫩化的關(guān)系，研發(fā)了基于動物福利和減少動物應(yīng)激的宰前管理技術(shù)，優(yōu)化了快速冷卻工藝，使PSE豬肉（顏色蒼白、質(zhì)地松軟、失水嚴(yán)重的異質(zhì)肉）發(fā)生率由原來的20%～30%降低到10%以下。

周光宏團(tuán)隊近20年攻關(guān)的科研結(jié)晶“冷卻肉品質(zhì)控制關(guān)鍵技術(shù)及裝備創(chuàng)新與應(yīng)用”獲得了2013年度國家科技進(jìn)步獎二等獎。成果在國內(nèi)100多家肉類企業(yè)推廣應(yīng)用，對我國鮮肉生產(chǎn)消費(fèi)由熱鮮肉向冷卻肉轉(zhuǎn)變升級提供了重要的科技支撐，我國冷卻肉占生鮮肉的市場份額從20世紀(jì)90年代中期的不足1%上升到現(xiàn)在的30%，部分大城市達(dá)到70%，冷卻肉替代熱鮮肉的格局基本形成。

面向未來，研發(fā)出中國第一塊細(xì)胞培養(yǎng)肉

2019年11月18日，中國第一塊細(xì)胞培養(yǎng)肉在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)國家肉品質(zhì)量安全控制工程技術(shù)研究中心誕生，周光宏帶領(lǐng)團(tuán)隊使用第六代的豬肌肉干細(xì)胞培養(yǎng)20天，生產(chǎn)得到了重達(dá)5克的培養(yǎng)肉，這是國內(nèi)首例由動物干細(xì)胞擴(kuò)增培養(yǎng)而成的人造肉，是該領(lǐng)域內(nèi)一個里程碑式的重大突破。培養(yǎng)肉作為一種未來食品生產(chǎn)技術(shù)，可以實現(xiàn)肉類蛋白的高效綠色生產(chǎn)，是當(dāng)前世界各國技術(shù)攻堅和商業(yè)化應(yīng)用開拓的重要方向。實際上周光宏教授在2009年就開始研究細(xì)胞培養(yǎng)肉，他說：研究細(xì)胞培養(yǎng)肉是“興趣使然、堅持不懈、十年磨一劍，沒想到趕上大熱”，他強(qiáng)調(diào)中國由于人口眾多與資源稟賦的矛盾，中國更需要革命性的肉類生產(chǎn)技術(shù)，希望中國在細(xì)胞培養(yǎng)肉技術(shù)方面實現(xiàn)并跑甚至領(lǐng)跑，讓培養(yǎng)肉早日走上百姓餐桌，以保障我國未來動物蛋白供應(yīng)。