作者:廖洋 王淑芳 左伟 来源:中国科学报 发布时间:2023/12/25 10:54:26
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“发展水产加工行业,为人类的健康服务”

 

“多年来,提到粮食安全,在人们印象中一般指的是陆地食物。但海洋能给人类提供的食物是陆地的1000倍,是人类的‘蓝色粮仓’。海洋食品含有丰富、独特的营养功效成分,能够保障人类健康。”这是中国海洋大学食品科学与工程学院院长、中国工程院院士薛长湖在许多场合都会讲到的话。无论是在课堂授课、接受采访还是参加各种会议、发表文章,树立和践行大食物观,启蒙社会对海洋食品的认知,已经成了他的一种习惯。这份执着,基于他和团队对水产加工技术的不断研究与创新。

从1984年读研究生时进行人造鱼肉蛋白纤维纺丝工艺研究开始,薛长湖已在水产加工领域深耕了40年。从低值海洋水产品的高效利用,到海洋水产品的高质化精深加工;从海藻到海参,再到南极磷虾,从海洋植物到海洋动物的利用与加工,40年间,他和团队初步建立了大宗海洋生物资源精深加工的理论和技术体系;引领了我国水产品加工与贮藏工程学科的发展,提升了该学科在国际上的影响力和地位;有效带动了我国水产品加工行业整体水平的提高,为我国水产品加工业的快速发展作出了重大贡献。

薛长湖(中)指导海参加工。刘邦华摄

1998年9月,薛长湖在实验室。受访者供图

薛长湖(左一)指导学生实验。刘莅摄

“水是我的血液”

薛长湖的家乡是江苏兴化,地处江淮之间、苏中里下河腹地,境内湖荡星罗棋布,河网稠密。食于水,玩以水,行路亦靠水。薛长湖说:“水乡长大的孩子,用不着学习游泳,几个大孩子玩闹,随便抱起来一个扔到河里,很快就成了水中好手。水是我的血液。”

这位离不开水的少年,考进了一所海边的大学。1980年,15岁的薛长湖参加高考。因班主任讲起山东海洋学院是所不错的大学,他就在志愿表里填上了山东海洋学院水产品加工专业。拿到录取通知书时,家人都觉得莫名其妙:腌咸鱼的专业啊,一把刀一把盐的事儿,还用得着上大学吗?

对家人多少带点失望语气的话,薛长湖没有理会,少年的心思在大海。带着对浩瀚海洋的神往,薛长湖从江南水乡来到了黄海之滨。他说,“小时候觉得很大的湖,在海的面前,不过是一粒小水滴。这种感觉很神奇,令我着迷。”

到了大学,他的年龄小,没什么其他想法,只想着好好学习。多年后,回忆自己在研究路上能走得远的原因,薛长湖说,这是受益于本科时打下的化学基础。学校的水产品加工专业开设了很多化学类课程,与化学系一起上。第一学期期中考试,有机化学课没有及格,“这对我刺激很大,我向来很会考试,怎么也接受不了不及格”。他发奋努力,成绩逐渐提升,期末考试时以96分高居年级第一。“我对有机化学很着迷,如果当年要考外校研究生,我会学化学。”听到他这样说时,不免令人感慨这是“化学的遗憾、食品的幸运”。

本科毕业后,薛长湖跟随陈修白先生攻读研究生。陈先生是国内水产品加工工艺、加工设备及综合利用研究方面的奠基人之一,曾于1950年在青岛主持设计了我国第一条鱼肝油生产线,并负责在上海、厦门建立了鱼肝油生产工厂和车间,为中国鱼肝油加工工业奠定了基础。薛长湖攻读硕士学位期间,进行了人造鱼肉蛋白纤维纺丝工艺的研究,读博期间主攻养殖对虾和海捕对虾的分析与比较。1990年,薛长湖博士毕业,成为我国自主培养的第一位农学水产博士。

留校工作后,薛长湖参加的第一个科研项目是山东省水产局项目——“鳀鱼综合利用”,从此开启了大宗低值海洋水产品高效利用技术研究之路。鳀鱼是东海、黄海的鱼种,蛋白质、鱼油含量高,特别是鱼油,含DHA、EPA等多种不饱和脂肪酸,是制作鱼粉、保健品和药品的优质原料。该项目的研发经历使他在海洋资源利用方面建立了系统性认知,也让他确立了将研究与应用、成果与转化紧密结合的理念。

这个走出水乡的少年,10年后,开始以鱼虾蟹等海洋生物资源的科学研究和综合利用为事业,从此未曾离开过“水”一刻,只是此水已从江河湖荡变成了辽阔海洋。他将用一生回答:水产品加工,不是一把刀一把盐的事儿。

筑梦蓝色粮仓

在生态基本平衡的情况下,海洋每年可以提供30亿吨水产品,这些水产品可供300亿人食用。单就生物量来说,它是巨大的宝库。随着科学研究的不断深入,研究人员发现,海洋生物含有大量有益多糖;蛋白质氨基酸组成合理,人体必需的氨基酸占比高,也易消化吸收;富含ω-3多不饱和脂肪酸、磷脂等多种对人体健康有益的生物活性物质。因此海洋能满足人类对优质蛋白的需求,以及提供高品质的食物。

但是从大海到餐桌,营养会流失不少。如何发挥海洋食物对人类健康的最大价值?显然,加工技术至关重要。

上世纪末,已经有10年科研经历的薛长湖为自己的科研道路确立了一个宏阔、立体的思路:综合利用海洋生物资源,提高人民的健康水平。以“海洋-健康”为旨归,高不饱和脂肪酸、多糖、类胡萝卜素等海洋生物活性物质的发现、提取与利用成为他最重要的工作,这是一条在当时就与众不同的水产品加工之路。

“比如南极磷虾,就是一个天然的蛋白质仓库,生物量达10亿吨,可捕捞1亿吨。它含有8种人类必需的氨基酸,其氨基酸营养评分高于大豆、牛乳、牛肉,还含有多不饱和脂肪酸和磷脂等成分,综合利用开发的价值巨大。”

一说起海洋生物资源,薛长湖是兴奋的,那是源于一种对专业的热烈信仰。

1996年,薛长湖主笔完成了《现代生物工程分离提取技术在海洋生物资源开发上的应用》一文,这是国内比较早的对海洋生物资源的蛋白质、多肽、活性脂质、生物活性多糖等生物活性物质的分离提取进行系统性阐释的文章。

在相当长的时间内,他和团队都在搭建海洋食品与人类健康之间的桥梁。他们重点开展了针对鳀鱼、秘鲁鱿鱼、海带等低值大宗水产品资源及虾蟹壳、鱼皮等海洋水产品加工下脚料中的蛋白质、糖类及脂质高效利用的研究,成功完成多项技术创新,并进一步实现了成果的转化应用,研发出多种产品并推向市场。

薛长湖最为行业熟知的是海参精深加工技术。在10多年中,他和团队对海参做了多方面的研究:不同海参多糖的化学组成分析比较、刺参体壁和内脏营养成分比较分析、海参中总皂苷含量的测定方法、海参皂苷抑制血管新生作用、加热温度对海参质构特性及组织学变化的研究、海参胶原蛋白的提取及理化研究、海参营养液DNA快速提取及种类鉴定方法、海参最佳对流干燥温度的研究、鲜活海参清洗工艺实验研究……建构起了一个海参精深加工的技术体系。

闻名海参界的速发海参,就是薛长湖的发明。“海参产品的携带和食用方便性一直是困扰整个行业和市场的问题。在跟薛教授一次偶然的交流中,他提出了速发干海参的理念,既方便携带和保存,还可方便泡发,解决了海参发制烦琐的问题,我们一下就找准了方向。”獐子岛集团总裁助理黄万成回忆与薛长湖的合作时说。经过近两年的努力,他们完成了速发干海参的工艺研究和包装设计,一般泡发时间需要4至5天的干海参,一天即可食,而且营养流失少。“一泡即发”的“参旅”系列速发干海参上市后获得消费者的认可和喜爱,产品一直畅销。

目前,薛长湖团队开发出的海洋生物相关产品种类丰富,有酶制剂系列、海洋糖类系列、海洋脂类系列、海洋蛋白系列、海洋调味品系列。每个系列又有许多不同成分和形态的产品,如营养即食产品、海洋休闲食品、海洋大健康系列产品。2021年,他们研发的天然海鲜系列调味品一度是一家大型电商平台的热销产品。

团队还开发了海洋大米、海洋面条、海洋鸡蛋——将海洋生物营养物质做成“大米”“面条”“鸡蛋”。通过水产精深加工技术构筑的“海洋粮仓”已初具规模。

更令人震撼的是,团队目前正在进行的“干细胞培养鱼肉”研究,通过极具前瞻性的探索,未来不再需要大体量的水域,从车间的生物反应器中就可以源源不断地生产出鱼肉。

“我有一个梦想,就是人类越来越多的食物来自海洋。”薛长湖说,“海洋食品的重要性,如果人们过去和现在没有认识到,未来一定会认识到。创新开发新型海洋功能食品,为国民健康保驾护航,是我做水产加工的宗旨。”

构建海洋生物精深加工技术体系宝库

在薛长湖眼里,海洋中没有无用之物。

在上世纪90年代后期,他开始了海洋生物硫酸多糖的研究。1999年他发表了论文《海洋生物中的硫酸多糖》,分析了当时学界对海洋生物硫酸多糖的研究现状和不足,指出今后研究思路应重视低分子量海洋生物硫酸多糖的结构和功能研究,提出应将海带综合利用,开发硫酸多糖药物治疗人类疾病等作为未来研究和技术发展的方向等。之后他和团队历时几年完成了“海带综合利用和开发”国家“863”项目。他们发表了多篇关于岩藻聚糖硫酸酯的分子结构与活性关系的论文,并对其开发利用做了全方位研究——提取制备有机碘、岩藻聚糖硫酸酯及其低聚糖、膳食纤维、褐藻胶低聚糖及甘露醇,生产出食品添加剂、海藻生物肥、抗逆植物促生长剂、医用药剂、日用和医用包装材料等绿色产品。

充分的利用、精深的技术、丰富的产品,海藻在薛长湖团队手中竟成为如此令人惊喜的宝藏。

面对每一个海洋生物,薛长湖团队的研究成果都堪称一个完整的技术“体系”——“海洋低值鱼蛋白的挤压组织化技术及其关键设备”“海带综合利用新技术的研究与开发”“低值海洋水产品高效利用技术研究与开发”“大宗海洋水产动物资源高效利用技术”……2010年,他们的“海洋水产蛋白、糖类及脂质资源高效利用关键技术研究与应用”获得国家科学技术进步奖二等奖。团队开发的数十项技术犹如一座宝库,这座宝库又如一个畅游在海洋里的自由体,抽取的技术或单项或组合,可让海洋生物资源变为一种目标产品。最令人神往的是,随着不断创新,这座宝库也在不断扩大。

在海参精深加工技术上,薛长湖投入的时间和精力最长、最多。我国海参产业发展快速,全产业链总产值超千亿元,但由于海参主要功效成分不清、加工技术装备落后、加工过程功效成分流失严重、产品质量标准缺乏,制约了产业的健康持续发展。2004年,在国家“863”计划等项目资助下,团队开始解决海参精深加工的技术问题。历经16年,团队在海参功效成分解析、营养保持与精深加工关键技术及装备研发、产品质量标准技术体系构建等方面取得了重大突破,打破了制约海参工业化加工的瓶颈,将我国海参产品手工作坊式的加工模式改良为机械化、标准化生产模式,构建了国际领先的海参营养保持与高质加工技术体系,建成国际首条机械化海参预处理生产线,海参系列加工技术成果行业利用率超50%,总体处于国际领先水平。2020年,薛长湖再获国家级荣誉,团队的“海参功效成分解析与精深加工关键技术及应用”项目获得国家科学技术进步奖二等奖。团队关于海参的研究成果总获授权发明专利44件,制修订国家及行业标准10项,发表论文256篇(SCI、EI收录135篇),获批保健食品文号两件,培养研究生100多名,培训技术人员4000余人次。

为何要追求技术的精深?薛长湖的回答是:为了产业发展。

进入到水产加工领域不久,他就意识到行业技术和管理的落后,严重制约着产业发展。早在20多年前,他就呼吁水产加工行业快速健康发展。2002年,他执笔《我国水产品加工的现状和未来》一文,提出要加强应用基础研究和高科技产品的开发力度;加强质量管理的力度,建立并完善质量保证体系及有关法规条例,加快现代化国产水产加工机械的研制开发。2005年,他发表《我国水产品加工科技现存的问题与发展方向》一文,提出我国水产品加工应提高精深加工比例,利用高新技术成果,解决制约生产发展的关键技术问题,加快技术成果的产业化,加强质量和食品安全认证体系的建设。2016年,他联合国内几家水产研究机构发表《水产养殖产品精制加工与质量安全发展战略研究》一文,提出要强化源头创新,研发配套关键技术,解决水产加工产业发展的瓶颈问题,要加强顶层设计,加强立法,保障水产品质量安全。

“薛老师对水产品价值的理解、对水产品加工未来发展方向的见解,是非常独特、非常超前的。”提起薛长湖,中国水产有限公司副总经理张天舒感慨地说,“他对行业的发展有极强的责任感,每次开会或交流,都能强烈感受到他对推动行业健康发展的迫切心情。”黄万成说:“薛教授有非常好的行业前瞻性和跨产业视野,能快速抓住问题的本质,洞见问题的本源。”上世纪90年代末跟随薛长湖读博士的河北农业大学海洋学院教授刘红英,对老师很重视产业发展的理念至今记忆深刻。“薛老师一开始就将自己定位在国家产业需要上,用高水平的原创成果引领产业健康发展,这对我们的影响很大。”

“在干细胞培养鱼肉的研究上,我们希望突破一些产业化关键技术瓶颈,创新集成具有行业标杆意义的干细胞培养鱼肉生产工艺,建设高品质产业化生产示范线,为‘未来食品’战略规划的顺利发展提供重大关键技术支撑,同时建立和完善海洋鱼肉、虾肉等干细胞培养肉的法规和标准,推动干细胞培养鱼肉、虾肉研发达到世界先进水平。”薛长湖的此番话语,再一次为他“以精深的技术提升产业发展,保障粮食安全”的追求做了注脚。

产学研融合哺育新工科教育

“产业!产业!产业!一定要跳出固有思维,要知道自己做的研究要解决产业的什么问题。只在实验室里闷头思考是不行的,要进企业。”

这是在一个团队项目申报讨论会上,听完成员的汇报后,薛长湖说的第一句话。

早在科研起步阶段,他就有一个认知:躺在实验室里的专利不是成果,成果需要完成从实验室到市场的转变,这个转变就是应用。这个认知,与其说是薛长湖学习水产品加工专业的一种必然,不如说是他作为一名工科学者的使命自觉。

2020年12月30日,青岛海洋食品营养与健康创新研究院正式揭牌,薛长湖出任院长。这是学校与城阳区政府合作的一个协同创新平台,集功能实验室、中试车间、企业联合创新空间于一体。薛长湖说:“研究院就是要解决科研到应用的中间环节问题。一项科研成果转化成产品,可能要走两万五千里,通过研究院,我们希望把这个距离缩短为一万里甚至更短。”研究院持有学校食品科学与工程学院200多项专利的转化委托,目前正与100多家企业合作推进成果落地,现已孵化8家企业,共同研发产品50余款,不少已经上市。基于研究院创新运行模式的成功,2023年,学校与泉州市政府合作,成立泉州海洋生物产业研究院,薛长湖兼任院长,预计2024年第一季度可正式挂牌。未来它将作为一个新引擎,为泉州乃至福建海洋生物产业的发展提供新的驱动力。

为企业答疑解惑、推动技术成果产业化,是薛长湖做的频率最高的事。他曾有过在青岛研究院试运行两年里接待1000多家企业的纪录,虽然真正达成产业化合作的并不多,但他乐此不疲。他说:“为我们的成果找到合适的‘买家’是必须要做的事情,只有充分产业化,水产品加工的企业、行业、学科才能得到快速发展。”

创新研究和产业化一个也不能少,这是薛长湖坚持的一个原则。对学生,他说,“我要做的就是培养能够走出实验室,实现技术转化落地的人,能帮助企业解决问题,促进产业发展”。

姜晓明是薛长湖团队的青年教师,也是中国海洋大学食品科学与工程学院2007级本科生。“本科上薛老师的专业课时,他就和我们讲,要有产业思维。对于现在新工科倡导的理念,薛老师早就是践行者。他经常提到,要思考产业真实的需求是什么、要解决的问题具体是什么、如何抓住问题的关键,围绕这些内容去构建食品科学与工程专业新结构。他认为,学生需要掌握技术发展的现状和趋势、时刻更新对行业的认知和知识储备,以面对不断更新的技术和工程方法。他会根据学生的兴趣,创新设计课堂讲授、实践的内容。”

薛长湖的博士生夏松港说:“本科时薛老师在课堂上鼓励大家要做对国家、对社会有用的食品人,我做了研究才深深体会到这个‘有用’的深意。”在确定夏松港的博士生研究课题题目时,薛长湖全面分析了该技术的难点和要解决的问题,让夏松港一下就有了清晰的认知。夏松港说,“应该从哪个角度切入研究,准确把握要解决的关键问题,这种思维方式令我受益匪浅。”

王玉明教授2005年从日本留学回国后加入薛长湖团队,主要负责海洋食品功效成分的营养健康功效及作用机制研究工作,是一名从事基础理论研究的科研工作者。“在薛老师的团队中,我深深体会到科研成果转化为生产力,为社会、产业服务的重要性,看到自己研究领域的基础科研成果能够在他的带领下转化成生产技术和产品,形成产业化的推广、服务于‘健康中国’战略,我的内心十分欣喜。”王玉明说。

从学生和同事的话语中不难感受到,薛长湖长期坚持的科研与产业密切结合的工科教育理念,带给大家的是对科研的自信和行业的热情。薛长湖多年担任学院院长,他的理念早已浸润在师生日常的教学、科研与管理中。学院在工科教育上也走出了一条自主发展的特色道路——通过与地方政府共同设立新型研发机构,将地方需求与工程教育相结合,结合工程硕士/博士与产业化实践,实现了工程教育产教融合的新生态。当国家提出以新工科建设驱动高等工程教育改革与发展时,中国海洋大学食品科学与工程学院在薛长湖的带领下,成为学校首批改革试点单位。

经常目睹薛长湖不停歇地与企业对接却始终精神饱满的青岛海洋食品营养与健康创新研究院工作人员许凯,将他这个状态归根为有信仰。

我国现代海洋药物研究的先驱管华诗院士曾担任薛长湖所在的本科班班主任。薛长湖至今都记得在一个实验中遇到困难,管老师为他解惑时说的一番话:急于求成,重结果轻过程,容易忘记为了什么而出发。如果一开始设定好实验目的,是为了人们的美好生活而研究,一些方法和思路就能迎刃而解了;如果只是为了快速完成任务,做学术的思路就走歪了。

“为人们的美好生活而研究。”老师的这句话,在不到20岁的薛长湖心里打上了深深的烙印。在40年的科研道路上,他始终将其作为追求和信仰。

在青岛海洋食品营养与健康创新研究院的展厅,墙上用大大的蓝色字书写着:面向人民生命健康。这是薛长湖的设计提议。

这位知行合一的科技工作者,以信仰和行动回应着国家和时代的召唤。

2020年12月30日,青岛海洋食品营养与健康创新研究院揭牌。   刘邦华摄

 
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