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周光宏领衔的项目荣获国家科学技术进步奖二等奖

在2019年度国家科学技术奖励大会上，由南京农业大学教授周光宏带来的国家科技进步奖二等奖成果——“肉品风味与凝胶品质控制关键技术研发及产业化应用”项目回答了这一问题。

在该项目中，周光宏不仅带领团队摸清了中式肉品风味的“家底”，揭示了中式传统腌腊肉制品风味的形成机理，还研发出现代加工工艺和质量保障技术，使这一中国千年传统肉制品插上了科技的翅膀，不仅如此，在周教授倡导下“腊肉”（Larou）已列入国际肉品名词，这是第一个中国传统肉制品名词进入世界标准，以前我们只能听到“火腿”“培根”“汉堡”等这些西方国家的肉制品名称。

以腌腊肉为代表的中国传统肉制品，几千年世代相传，经久不衰，是中华民族文化的瑰宝，也是中国及世界珍贵饮食文化的重要组成部分。但几千年来，传统肉制品作坊式生产，技艺师徒相传，对工艺技术知其然而不知其所以然，导致产品产量低、卫生状况差、标准化程度低、产品存在质量不稳定、食用安全难以保障。

为此，周光宏深入研究了我国腌腊肉制品风味形成机理，首次阐明了主体风味物质的生成途径，即内源酶逐级降解肌肉蛋白和脂质，产生游离氨基酸和脂肪酸，后者经进一步氧化降解及相互反应形成最终香味物质，首次提出腌腊肉制品的主体风味形成主要取决于内源酶的作用，否定了“表面霉菌起主导作用”的传统知识。内源酶，顾名思义，就是肌肉内本身就存在的酶，常见的有分解蛋白质的组织蛋白酶、羧肽酶、氨肽酶等，以及分解脂类的脂肪氧化酶、磷脂酶等。这些酶在腌制过程中通过催化肉品内部的蛋白和脂肪分解，从而产生让人觉得好吃的风味物质——游离氨基酸、寡肽和酯类化合物等小分子物质，这一发现“揭示了中国传统腌腊肉制品浓郁风味生成的秘密”，被Nature China评为2007年度中国十大科研亮点，并撰文“Secrets of the Jinhua Ham”进行了专题报道，称周光宏团队揭示了中国传统肉制品独特风味产生的奥秘。

根据上述机理，周光宏率领团队研发出基于内源酶活力调控的“低温腌制—中温风干—快速成熟”的现代制作工艺，使产品盐分含量减半，生产周期显著缩短，优级产品率提高到95%以上，解决了传统腌腊肉制品生产周期长、产品盐分过高和风味品质难以控制的技术瓶颈,为中国传统肉制品由作坊式生产走向现代化加工起到了引领和示范作用。

在中国老百姓的餐桌上，传统肉制品和西式肉制品几乎各占了半壁江山，西式肉制品主要是低温肉制品，它是在巴氏杀菌温度条件下加工的肉制品，因避免了高温过度煮制而带来的营养损失，保持了肉品特有的质地和口感，已成为国际肉制品生产和消费的发展趋势。但因其技术来源于西方，引进初期从配方、工艺到设备全部进口，由于缺乏本土科技支撑，引进到我国后一直“水土不服”，主要表现在保质期短、易腐败变质、产品出水出油严重等难题。

针对这一系列问题，周光宏在国内率先提出了“以改善肌肉蛋白的乳化凝胶特性来降低产品蒸煮损失，以维持主导色素的结构稳定性来延缓产品褪色，通过对优势腐败菌群生长关键点控制以延长保质期”的品质控制理念。他说，肌肉中有很多肌原纤维蛋白，在加热条件下，这些肌原纤维蛋白从无序分散的溶胶状态组装成立体网状的凝胶状态，能够有效地锁住水分。南农肉品团队首次发现在油水界面诱导下，肌肉蛋白发生了结构变化，疏水基团暴露，与脂质融合形成了乳化界面蛋白膜，也就是形成了“水包油”的结构，这一过程被称为“乳化”，该发现填补了国内肌肉凝胶乳化理论的空白。

基于上述发现，周教授与徐幸莲教授共同率领团队优化了低温肉制品腌制、滚揉、斩拌和热加工关键工艺参数，与雨润集团共同研发出高效乳化、一体化腌制、色泽保持和腐败菌抑制等关键技术，使低温肉制品的蒸煮损失显著降低，保质期由30天延长至60天，有效提升了产品质量稳定性，使低温肉制这一舶来品，从高档饭店走进千家万户。

国家科学技术奖是中国在科学技术方面设立的最高等级奖励，获得这一殊荣的人可谓凤毛麟角，难能可贵的是，这并不是周光宏团队第一次站上国家科学技术奖励的舞台，早在6年前，他带领团队主持的“冷却肉品质控制关键技术及装备创新与应用”成果就获得了2013年度国家科技进步奖二等奖。“我们的研究要顶天立地，既要围绕国家重大战略需求、农业及食品科学的前沿问题，又要切实解决让老百姓吃得好、吃得放心的民生问题。”周光宏说道。

肉在中国人眼中是美食的象征，而在周教授眼里是复杂精美的物理结构和有序排列的化学组成。从运动功能的肌肉转变为可食用的鲜肉，肌肉组织经历了一个复杂的生理生化的变化，这个过程使肉变得多汁柔软，味道鲜美。

与刚采摘的果子口感青涩，需要后熟一段时间才甜润可口是一个道理。与热鲜肉相比，冷却肉更加安全、卫生、营养，风味更好，因为低温可以有效抑制微生物生长，同时经过一段时间的冷却后，肌肉会发生一系列生理生化反应，降解了一些关键蛋白，使肉的质地变得柔软，滋味变得鲜美，在发达国家，冷却肉已基本替代热鲜肉成为生鲜肉的主要生产消费形式。而我国冷却肉产业起步艰难，一是受到传统饮食习惯影响，更重要的是当时冷却肉生产普遍存在着干耗大、易腐败和品质不稳定等难题，严重制约了产业发展，据估计，我国每年因异质肉和冷却干耗造成的损失就高达300亿元。

看到这样的艰难场景，周光宏下定决心攻克冷却肉难题，从20世纪90年代起就带领团队系统研究了冷却肉嫩度、保水性和色泽等重要食用品质形成机理以及腐败微生物的变化规律；发明了用于冷却肉的雾化喷淋冷却技术，研发出高效间歇式雾化喷淋装置，使冷却猪肉的干耗损失从常规的2.5%下降到0.9%，减损60%以上；发现了冷却肉的腐败变质是由假单胞菌等优势腐败菌的协同作用所致，确定了屠宰冷却工艺和贮运温度波动为关键控制点，研发了乳酸喷淋减菌工艺和冷链不间断技术及装备，使胴体表面的初始总菌数显著下降，冷却猪肉保质期由原来的2～3天延长至7天；阐明了微摩尔钙激活酶与肌肉嫩化的关系，研发了基于动物福利和减少动物应激的宰前管理技术，优化了快速冷却工艺，使PSE猪肉（颜色苍白、质地松软、失水严重的异质肉）发生率由原来的20%～30%降低到10%以下。

周光宏团队近20年攻关的科研结晶“冷却肉品质控制关键技术及装备创新与应用”获得了2013年度国家科技进步奖二等奖。成果在国内100多家肉类企业推广应用，对我国鲜肉生产消费由热鲜肉向冷却肉转变升级提供了重要的科技支撑，我国冷却肉占生鲜肉的市场份额从20世纪90年代中期的不足1%上升到现在的30%，部分大城市达到70%，冷却肉替代热鲜肉的格局基本形成。

2019年11月18日，中国第一块细胞培养肉在南京农业大学国家肉品质量安全控制工程技术研究中心诞生，周光宏带领团队使用第六代的猪肌肉干细胞培养20天，生产得到了重达5克的培养肉，这是国内首例由动物干细胞扩增培养而成的人造肉，是该领域内一个里程碑式的重大突破。培养肉作为一种未来食品生产技术，可以实现肉类蛋白的高效绿色生产，是当前世界各国技术攻坚和商业化应用开拓的重要方向。实际上周光宏教授在2009年就开始研究细胞培养肉，他说：研究细胞培养肉是“兴趣使然、坚持不懈、十年磨一剑，没想到赶上大热”，他强调中国由于人口众多与资源禀赋的矛盾，中国更需要革命性的肉类生产技术，希望中国在细胞培养肉技术方面实现并跑甚至领跑，让培养肉早日走上百姓餐桌，以保障我国未来动物蛋白供应。