白酒行业科技创新发展与现状分析研究

2022-11-24范奇高程平言

酿酒科技 2022年11期

范奇高，林慧，张健，程平言

（贵州茅台酒厂（集团）习酒有限责任公司，贵州习水 564622）

白酒行业“十三五”成绩亮眼，“十四五”目标明确，2021 年白酒行业稳步前进，全国白酒市场还远未达到饱和状态，但是各酒企产能不足、优质品率不高，是制约白酒行业发展的重要因素。持续深化白酒优势产区建设，打造世界级白酒产业集群；加强科技创新体系建设，深化科技体制改革，大力推进科学技术支撑高品质白酒的成果转化，助推白酒传统生产工艺技术不断提升与创新；促进优势名酒产区和美酒特色产区发展，大幅提升名优酒比例等方面的研究将成为白酒行业创新工作的核心内容[1]。

1 白酒行业整体技术水平

1.1 白酒专利技术分析

1.1.1 白酒专利申请数量

截至目前，从中国知网与SooPAT 专利网站检索可知白酒行业的专利累积超8 万项；从白酒专利申请数据的时间序列趋势（见图1）可以看出，白酒技术水平近十年整体呈明显的快速发展态势，中间高低峰的出现表明技术发展呈现一定的波动性。造成中间波动的原因可能是受白酒质量安全事故、禁酒令的影响，造成白酒市场变化，进而影响专利产出。随着社会、经济的发展，人民生活水平不断提高，“喝好酒”的健康消费理念深入人心，再加上白酒产量逐年下降，市场需求加大，不同消费群体多元化、个性化的需求，使得以白酒企业为主体的科技创新投入进一步加大，专利数量目前呈增长趋势。

图1 白酒专利申请数据的时间序列趋势

1.1.2 白酒专利组成结构及状态

近10 年内，由于市场竞争的无序混乱状态，导致各酒企加大对产品防假冒能力的投入，白酒行业的外观专利产出迅速增加，得到专利技术结构不平衡。白酒行业发明专利、实用新型专利、外观设计专利组成结构见图2。专利技术中87 %以上是外观设计专利，实用新型专利与发明专利仅占12 %左右。随着市场消费升级和国际化道路建设，对白酒机械化、信息化的科学生产要求提高，近年来生产技术型专利开始出现明显增长，但仍远不及外观设计专利[2]。从专利状态情况看，处于失效状态的外观设计专利占比超50 %，外观设计的更新换代率高，反映了白酒行业技术创新的非理性发展。在当下，需进一步对白酒行业专利技术的结构进行优化调整[3]。

图2 白酒专利技术组成结构及外观设计专利状态

1.2 白酒科技论文分析

1.2.1 科技论文发表数量

从中国知网数据库检索分析可知，截至目前以“白酒”为主题的科技论文数量超2万篇，近20年来论文数量整体呈上升趋势，论文年发表数量最少都在400 篇以上，见图3。分析可知，2012 年白酒市场持续扩大，社团组织、企业等对白酒的研究增多，科技论文年均发表数量逐渐增加。2012年后，中国宏观经济进入结构调整期，由于科学研究成果相对于市场变化存在一定滞后性，因此2013年科技论文发表量仍有所增长。但随着国家相继推出“八项规定”“六项禁令”等一系列限制“三公”消费的政策[4]，白酒行业竞争剧烈，产业集群化明显，中小企业规模减少，白酒行业进入调整期，创新主体逐渐减少并趋于稳定[5]，科技论文发表量出现回落。目前随着白酒市场趋势向好，“高产能、优品质”的白酒生产要求白酒企业不断加大科研投入，科技论文年发表数量又开始呈增长趋势。

图3 白酒行业科技论文统计分析

1.2.2 科技论文主题变化

从科技论文中的研究内容来看，前期涉及白酒的科技论文主要是对生产工艺的提炼总结、白酒应用及市场分析、常规理化指标检测方法等，这主要受当时技术条件影响，限制了白酒技术发展；随着科学理论的不断丰富，科学技术的不断发展，研究内容开始涉及白酒酿造发酵技术方法、酿造相关工艺、酿造机理、酒体风味物质、食品安全等方面；现在及未来的研究方向还涉及防伪溯源、上下游产业、安全环保、智能化酿造等方面。由此可见，白酒行业技术的发展不仅受市场影响，还受限于社会科技水平。

1.2.3 科技论文影响程度

从科技论文的来源看，《酿酒科技》《酿酒》等期刊约占年均发表数量一半以上。高质量、高水平的期刊上发表数量较少，《食品科学》期刊白酒相关论文年平均发表量在30 篇以下，外文期刊上发表的SCI 论文更少。由此可见，白酒行业的科技创新工作高质量成果产出率或固化程度低，一方面是受科技发展水平所限，另一方面也与市场发展和创新投入相关。今后白酒行业应该加强成果固化，为后续的发展提供强大的科技理论支撑。

白酒行业的技术水平整体来看呈上升趋势，过程中会因某一时期国家政策、市场调整、技术变革等因素，影响白酒行业技术发展的速度。从白酒行业现在的技术水平现状来看，技术结构不平衡，专利中外观专利占比大，且无效比高；科技论文数量虽多，但高水平、高质量、高影响力的论文数量偏少。从白酒行业目前的发展来看，各大酒企逐步实施“创新驱动”战略，未来白酒行业的技术发展会朝着生态、智能、健康、科学的方向前进。

2 白酒行业科技基础建设水平——以6 家知名上市酒企为例

2.1 研发队伍建设

从各上市企业2020 年年报中可知，茅台、五粮液、泸州老窖、古井贡酒、洋河、汾酒等（上述企业均指其股份公司）上市企业中的研发人员数量及占比，见图4。茅台作为上市白酒企业的领跑者，员工人数最多，共计28983 人，但研发人员占比仅1.77%，在几家上市白酒企业中占比最低。泸州老窖研发人员占比高达14.23 %，在几家上市企业中占比最高，但与高新技术企业比较还相差甚远。白酒作为传统制造行业，生产人数占比大，再加上白酒酿造讲究“守正创新”，无法同高新技术企业一样时时求变、求新。综合来看，五粮液、古井贡酒的研发人才队伍更加庞大，为其科技创新工作提供了强有力的人才资源保障。茅台、泸州老窖、洋河、汾酒4个企业研发人数相差不大，均在500人左右。

图4 部分知名酒企研发队伍组成

2.2 研发费用投入

2020 年茅台、五粮液、泸州老窖、古井贡酒、洋河、汾酒的研发费用投入分别约1.32 亿元、1.31 亿元、1.12 亿元、3.00 亿元、2.69 亿元、0.17 亿元（见图5，数据来源于各企业2020 年年报），分别占其营业收入总额的0.14 %、0.23 %、0.68 %、2.92 %、1.28 %、0.12 %。综合分析可知，2020 年茅台研发投入下降幅度较大，主要是2020 年验收的研发项目大部分实物资源已在前期投入，同时，新增项目因上半年疫情影响，启动相对滞后；汾酒2020 年研发投入也在下降，这可能是其自身战略调整所致。此外，其他酒企均在加大研发投入，强化科技创新工作，不断提升技术竞争力。古井贡酒研发投入最多，反映在技术成果上，古井贡酒实用新型专利超700件，远超其他白酒企业。

图5 部分知名酒企研发投入

在科技基础建设方面，白酒行业整体建设水平还有待提高，对比高新技术企业还有较大不足。在今后的发展中，白酒行业需持续加强科技基础建设，培养人才队伍，加大科研投入，强化产学研合作，打造先进创新平台，为白酒行业的科技创新工作奠定坚实基础。

3 科技创新研究现状

近年来，在中国酒业协会的引领下，在诸多科研院所与白酒企业的协同努力下，通过“中国白酒169 计划”[6]、“中国白酒158 计划”[7]、“中国白酒3C计划[8]”，以及白酒技术创新战略发展委员会等一系列基于传承与创新的举措，白酒行业取得了诸多科技成果，为白酒产业的高质量发展奠定了坚实的理论和实践基础。接下来主要从以下8 个方面简要分析白酒行业目前研究热点。

3.1 酒体风味研究

近年来许多专家对不同香型的白酒进行了化学成分剖析研究，已有很多分析方法应用到白酒风味成分研究中，尤其是分子感官组学技术的应用，使白酒风味化学的研究取得了很大进步。自20 世纪60 年代采用纸色谱分析白酒中风味成分后，随着气相、气相质谱联用仪、闻香仪、二维气相色谱仪、气相色谱-离子迁移质谱联用仪等在白酒风味分析中的应用，从白酒中鉴定出的挥发性成分和香气活性成分也越来越多。在公开报道的文献中，已发现的白酒挥发性成分有2000 多种，香气活性成分有400多种[9]。

近些年各大酒企与高校开展有关于白酒风味的科研项目越来越多，如茅台开展的酱香型白酒特征性风味溯源解析及代谢网络的构建与应用研究[10]，为酱香型白酒特征风味的定向调控提供了新思路，可应用于茅台酒的风味品质稳定性控制，为微生物发酵潜能和微生物成因的白酒食品安全控制提供了有效手段。古井贡酒开展浓香型白酒品质提升与风味定向调控技术研究[11]，结果证实窖泥微生物对白酒风味的作用，揭示了工艺条件变化，会造成酒醅微生物菌群和窖泥微生物菌群的相互作用关系及互动机制发生改变，首次系统阐明浓香型白酒中挥发性酚类的来源、形成机制及其在酿造过程中的变化规律。

3.2 生产工艺研究

白酒酿造是固态开放式多菌种自然发酵的过程，生产过程各个细节难以有效控制，无法避免出现一些异常事件，随着科技水平的发展，国家新政策的要求，各大酒企为实现优质高产、节能降耗的生产目标，均加大了生产工艺研究力度。

围绕制曲生产工艺，茅台对高温大曲靶向强化精准扰动及高效配伍工艺的研究[12]，五粮液对包包曲质量提升技术的研究[13]，提高了大曲质量，促进基酒优质品率提升。围绕制酒生产工艺，泸州老窖加强了制酒工艺中窖池密封技术研究[14]，古井贡酒对白酒现代制造关键技术研究[13]和近红外在线摘酒技术研究[14]，持续改进完善封窖技术，通过添加发酵用复合酶制剂方法提高酒醅发酵效率，引进先进设备、技术优化摘酒过程，使白酒整个酿造生产工艺更加科学、完善，有效提高基酒出酒率和优质品率，降低能源消耗，节省人工成本。

3.3 酿造机理研究

白酒酿造本质上是微生物的发酵作用，因此，解析白酒的发酵本质必须着重微生物研究。目前大多采用质谱检测技术和高通量测序技术对微生物及风味物质进行分析，然后采用多元统计工具和相关性分析确定风味关键微生物，研究内容主要集中在微生物多样性、变化规律和分离鉴定等方面，关于微生物产风味物质代谢机理、微生物相互作用及如何影响白酒产质量方面的研究较少。目前的研究成果表明，白酒中风味关键微生物以真菌（以酵母菌及霉菌为代表）和细菌（以芽孢杆菌、乳酸菌及放线菌为代表）为主[15]。

茅台、五粮液、泸州老窖等知名酒企不断加大酿造机理方面的研究，利用基因组学、代谢组学、蛋白组学等先进方法开展微生物功能、微生物协同作用等方面的探究，不断揭示白酒发酵微生物奥秘。例如开展酱香型白酒酿造酵母菌群特征机制多组学解析、特征性微生物代谢与茅台酒特征风味关系、绵柔型白酒酿造过程菌群结构解析和代谢组学等研究。

3.4 食品安全研究

随着检验检测技术的快速发展，色谱技术、光谱技术、质谱技术和生物技术等不断变革，白酒食品安全指标的检测广度和精度不断提升，各大酒企在食品安全方面不断深化研究，确保提供让消费者放心的高品质产品。

目前白酒中有害成分主要有内源产生和外源输入两种途径，白酒安全相关研究大多集中在检验检测技术的开发、外源物输入控制和内源物生成机理研究，确保做好白酒安全评估与监控。五粮液对白酒酒体接触过程材料有害物质的控制研究[10]和塑料制品迁移物对酿酒生产影响的研究、泸州老窖对白酒食品安全风险评估及预防控制研究[16]、汾酒对白酒贮存过程中氨基甲酸乙酯变化规律的研究[17]等都取得了突出成果，对白酒食品安全风险防控有重要意义。

3.5 智能制造研究

随着现代社会发展和科技进步，传统白酒生产过程劳动强度大、过程粗放、精细化程度较低等特点难以适应时代发展要求，因此众多酒企加大了白酒酿造过程机械化、自动化、智能化[18]方面的研究，并取得良好成效。

未来几年内，茅台、五粮液、泸州老窖、古井贡酒、洋河等知名酒企预计投资超300 亿进行白酒智能化打造。除上述企业外，今世缘完成全自动装甑机器人系统开发，集成了工业机器人、机器视觉与激光测量等多种智能技术；习酒公司研制出仿生压曲机，明显提高制曲效率，建立发酵房在线控温系统，通过自动化技术实时监测曲房内温、湿度，为大曲优势有益菌群的培养营造适宜环境；保健酒企业劲酒酿酒机械化、自动化程度更完善，基本实现了酿酒全过程自动化。

3.6 环境生态研究

微生物群落组成及结构直接影响白酒酿造发酵过程。随着国家环保相关政策的落实，环境微生物研究技术进一步发展，众多酒企加大了酿酒环境方面的研究，从空气、水源、土壤、气候等多方面探索酿造环境对白酒酿造过程的影响，科学评估环境生态承载能力，加强节能降耗与环境污染物防控和治理等，确保酿酒环境良好、稳定。

茅台开展酒糟有机肥生产关键技术研发及产业化应用研究[19]，开创了中国白酒行业绿色循环经济发展的新模式。五粮液开展酿酒废弃物尾水资源化利用研究[20]，对尾水中酸类、酯类、醋酉翁、糠醛、2，3-丁二醇、β-苯乙醇和杂环等白酒的骨架和微量成分进行提取回收利用，对尾水进行净化处理的同时，产生良好的经济效益。泸州老窖开展酿酒废弃物热化学能源化与资源化耦合利用技术研究[21]，基于酿酒废弃物的资源化、能源化利用技术现状，通过热化学处理技术，将酿酒废弃物进行资源化利用，从而有效解决污染问题，具有显著的环境和社会效益。

3.7 饮用健康研究

截至目前，白酒中报道的健康因子超100 种,包括酚类化合物、酸类化合物、酯类化合物、内酯类化合物、吡嗪类化合物、含硫化合物、萜烯类化合物、呋喃化合物、醛类化合物、氨基酸、多元醇、矿物质、维生素、肽类化合物、他汀类化合物等[22]。根据消费者对美好生活的强烈追求，更多企业、高校开展深入挖掘白酒健康价值研究，丰富白酒文化，为白酒的健康发展提供科学支撑。

仁怀酱香白酒科研所联合江南大学开展基于动物代谢医学对仁怀酱香酒健康价值的研究[23]，结果表明酱香酒中潜在活性成分相对较多，例如短链脂肪酸具有抗炎作用，芳香类和杂环类物质可保护肠胃，减少肠道中促炎性微生物代谢产物内毒素的泄漏，调节肠道菌群内稳态；泸州老窖开展了基于健康化品质提升泸州老窖酒的生产技术研究与应用研究[12]，提取有益成分进行酒体设计，使其与优质基酒完美融合；古井贡酒开展了健康成分研究，综合运用多种先进的样品前处理技术，结合质谱分析技术，构建了酚类、吡嗪、萜烯等健康因子的系统分析方法体系，明晰酿造全过程健康因子的种类与丰度，并鉴定出关键健康成分及阐述其抗炎和抗氧化功能评价[24]。

3.8 上下游产业链研究

白酒行业的上游产业是粮食种植业和包装印刷行业，下游产业主要为酒类批发零售业。在上游产业中，由于白酒酿造对高粱、小麦等粮食作物的需要持续增大，部分酒企积极开展高粱、小麦等选育、种植方面研究，建设专用粮食基地，如茅台、五粮液、泸州老窖、汾酒、习酒等，确保原料供应；同时，各大酒企也加大白酒包装方面的投入，对包装材质、工艺、技术、风格等进行更多探索，因此酒企外观设计专利数增长较大。在下游产业中，随着高新技术的快速发展，特别是信息化技术刺激白酒行业产生更多消费场景，改变白酒传统营销模式，各大酒企相继开发数字化营销系统、防伪溯源系统等终端销售研究项目，使线上销售涵盖终端销售业务环节，解决营销活动真实性监管难题，同时运用大数据分析技术，为企业决策提供科学依据。

当前世界面临的都是以新能源、新材料、生物技术等为代表的新一轮技术革命，信息化浪潮造成技术创新的深刻变化，也为制造业转型升级、创新发展提供了重大机遇。在白酒行业科技创新方面，酒企与高校立足社会发展现状和技术发展水平，深化各领域基础理论与实际应用研究，取得很多优秀科技成果，但高水平成果还不多，应用推广力度不够。未来还要继续加强科学研究，充分合理运用现有科技手段，揭示白酒酿造之秘，展示白酒酿造之美，推动白酒行业迅速发展。