宁夏食品和生物发酵产业发展研究

2023-01-06许正宏饶志明史劲松杨套伟张惠玲方海田

中阿科技论坛(中英文) 2022年3期

许正宏程力饶志明史劲松杨套伟李恒耿燕张惠玲方海田李学陈坚,

（1.江南大学生物工程学院,江苏无锡 214122；2.江南大学食品学院,江苏无锡 214122；3.江南大学药学院,江苏无锡 214122；4.宁夏大学食品与葡萄酒学院,宁夏银川 750021；5.宁夏科技发展战略和信息研究所,宁夏银川 750021；6.江南大学未来食品中心,江苏无锡 214122）

0 引言

在自治区政府高度重视和大力推进下，宁夏食品和生物发酵产业整体呈现出良好势态，规模效应初显，产品质量稳定向好、门类齐全、品牌竞争力不断提升。截至2018年底，宁夏食品和发酵生产企业共有1331户，规模以上企业217户，其中农副食品加工业138户，食品制造业46户，酒、饮料和精制茶制造业33户。2018年，自治区规模以上食品与生物发酵企业完成主营业务收入超过350亿元。食品工业企业不断发展壮大，生产集中度进一步提升。根据自治区食品工业协会统计，2017年主营业务收入超过亿元的食品工业企业有66家，规模以上大中型食品工业企业共计11家，仅占食品工业企业数的1%，但完成的主营业务收入约占全行业的50%。在重点产业规模化发展方面，2018年全区乳制品工业总产值104.3亿元，同比增长23%，远远高于全国平均增长率；其中伊利、蒙牛、夏进三家骨干企业贡献率89%，作为宁夏食品工业重要分支的乳制品工业，成为首个突破百亿元的产业，乳制品总产值占全区食品工业总产值的39%。

在食品工业四个大类、22个中类、52个小类中，宁夏已覆盖了四个大类中的21个中类40个小类。宁夏粮油深加工、乳品加工、枸杞产业和牛羊肉制品加工等支撑食品行业的主导产业逐步形成。品牌产品从无到有，厚生记、宁夏红、夏进、塞外香、沃福百瑞、伊品、百瑞源、西夏王、老苗、夏华等产品获得“中国名牌”“中国驰名商标”称号，全自治区共有78个食品类产品荣获“宁夏名牌”称号，一些重点工业骨干企业的主导产品和其他具有较大规模、较强竞争优势的产品大多已进入宁夏名牌产品行列；还有38个食品类商标荣获“宁夏著名商标”称号。据统计，名牌产品销售额占全区工业总产值的48.69%，名牌产品生产企业对全区工业增加值增长的贡献率为73.2%。近几年，重点培育的葡萄酒、枸杞果酒、牛奶、小麦粉等优势产品争创“中国名牌”“中国驰名商标”，力争实现“世界名牌产品”零的突破。

目前，区内以地域优势资源和地方传统食品为特色，以高新技术转化为重点，已初步形成了产、供、销一体化的产业格局，促进了特色资源产业的聚集发展，其中产业带动作用特别显著。宁夏在粮油深加工、特色枸杞和果蔬菜深加工、乳品深加工、牛羊肉制品加工、米面深加工等基础上，以地域资源为优势，以高新技术转化为重点，不断扩大深加工的规模和品种的有：山区生产体系，以发展肉牛养殖加工和马铃薯淀粉加工为主，资源建设已具规模，产后初级加工发展迅猛；川区生产体系，以发展奶牛养殖基地，乳制品加工和枸杞种植、枸杞制品加工为主，资源优势显著，品牌打造卓有成效；贺兰山东部生产体系，以葡萄种植和葡萄酒加工为主，以特色推动聚集，以内涵拓展市场；银川地区生产体系，以生物医药与发酵产业为主，以高新生物技术推动资源高值转化。

近年来，自治区政府依托“东西部合作”，进一步深化食品和生物发酵产业领域的科技创新和对外合作，推进健康宁夏建设、培育经济发展新动力，对于提升宁夏地区食品和生物发酵产业的核心竞争力起到了积极的推动作用。针对区域的优势特色产业，攻克了一批关键技术，粮油加工、乳制品、肉类及肉制品、葡萄酒、枸杞加工等行业中的一些大中型企业通过先进技术、先进加工装备的引进，攻克了一批产业发展关键技术，在枸杞保鲜与产后加工、牛羊肉精深加工、现代发酵技术以及医药生物技术等方面取得了重大突破，基本达到国内先进水平，对提升宁夏食品和生物发酵产业的核心竞争力起到了积极的推动作用。

1 宁夏食品和生物发酵产业发展存在的主要问题

宁夏食品与发酵产业在总体有序增长的态势下，仍然存在资源建设、资源加工、产业联动不平衡的问题，应积极通过产业政策的调控和引导，优化区域内的产业布局，发掘内生增长动力、充分释放发展潜能。农产品加工业产值与农业总产值比约为1.6 :1，仍然低于全国2.2 :1的平均值，仍有进一步提升的空间。在产业层面，以下问题值得重视。

1.1 产业链建设尚不完善，优质专业原料供给急需加强

宁夏地区食品与生物发酵产业与上、下游产业链衔接仍不够紧密，优质农产品原料的保障、食品加工及生物转化、产品营销及储存物流等环节存在一定程度的脱节[1]。区内农产品原料具有“质优量小分散”的特点，产业链式布局与聚集度有待增强。加工企业配套的专用、定向原料生产或供给基地的比例不高，原料生产与加工需求不适应，导致农产品价格、质量和供给不稳定，龙头企业、新型经营组织和种植农户之间利益联结机制不健全，优质优价体系与产业综合优势没有充分体现。宁夏在优质水稻、小麦和杂粮供给上都具有一定的优势，但是规模小、品种多、组织成本高的分散个体种植和供给比例偏高，难以形成高效的利益共享联合体；宁夏马铃薯产量较大，但适合淀粉、全粉及薯条等专用加工的优质马铃薯产量少；多数食品加工企业缺乏必要的仓储和物流设施，原料供应保障程度低，资源浪费严重，抗风险能力弱[2]。虽然宁夏本地的奶源较多，但还不能满足各大企业的需求，奶源紧张问题限制产业进一步发展。

1.2 产业发展方式仍较为粗放，能耗污染水平相对偏高

宁夏地区食品与生物发酵产业以数量扩张为主的粗放型发展方式仍然未得到明显的改变。不少企业特别是部分中小企业生产粗放，初级产品多，资源加工转化效率低，综合利用水平不高。杂粮是宁夏地区的优势特色资源，但是目前加工利用总体水平偏低，以原粮形式参与市场流通和销售的比重偏高，杂粮加工企业普遍规模较小，初级加工比重较高，满足细分消费需求的精深加工占比较低；宁夏牛羊肉加工企业多停留于初级加工、售卖原材料型产品的阶段，总体加工技术水平低，缺乏高附加值的精深加工产品；宁夏地区的规模化调味品企业数量有限，有些企业主要生产方式为手工作坊式或半自动化，部分生产过程仍需大量人工，成本较高，市场竞争优势低下。部分食品与生物发酵企业工艺技术水平低，循环经济和清洁生产发展滞后，能耗物耗高，污染比较严重。

1.3 产品结构单一，同质化程度较高

宁夏地区在马铃薯、乳制品、牛羊肉及枸杞等优质资源供给方面具有一定的优势，但主要加工产品却存在结构单一，同质化程度较高的问题。宁夏乳制品加工产品以液态奶为主，其中灭菌奶和杀菌奶比例最大，发酵乳比例较小，酸奶和鲜干酪仅占奶类产品的10%，其他干酪和奶油占比很低，专业从事乳品行业中利润最大的酸奶和冰激凌加工的企业极为有限。果蔬加工多以保鲜加工为主，虽有少量的脱水蔬菜加工，但果蔬汁、果蔬干等新型深加工产业较少，导致特色、优质果蔬产品的附加值无法得到进一步提高，产品单一、抗风险能力较差。受物流以及保鲜技术的限制，目前宁夏的牛羊肉加工以高温产品为主，低温制品少，且低温产品中是以冻品为主，依托冷链运输的高品质冷鲜肉的占比很低。宁夏地区的氨基酸产业基本是生产味精、赖氨酸、苏氨酸等大宗产品，高度同质化的产品链导致恶性竞争严重，产量高但利润薄，缺乏高技术含量、高附加值的新产品。

1.4 自主创新能够力较为薄弱，专业技术人才缺乏

宁夏现有食品和生物发酵领域的技术开发大多依托于传统的生产技术，由于创新意识和创新能力的不足，新产品尤其是技术含量较高的高附加值产品研发能力不足，而人才缺失和资金不足等问题更是进一步限制了技术创新的发展。调研信息反馈表明，以企业为核心的工程技术中心、工程实验室等创新平台较为缺乏，企业的原始创新能力不足。多数企业认为影响企业产学研合作的主要因素是技术转让和服务费用太高以及高校对合作不感兴趣；还有部分企业认为高校院所的技术实际应用价值较低，与市场脱节；也有企业拥有自己的研发团队，表示不需要与高校院所合作。这说明宁夏地区的粮油制品产业产学研用结合不够紧密，企业和学校之间缺乏充分的沟通和了解。宁夏回族自治区地处西部，同发达地区相比经济、文化相对落后，在吸引优秀人才竞争中处于劣势。由于地理位置偏远，高端科技人才难以引进，企业自主研发能力薄弱和专业技术人才的缺乏是限制宁夏食品和生物发酵产业发展的重要原因之一。此外，企业技术推广和技术支持队伍人员缺乏，技术人员的知识老化，对专业技术人员的业务培训和实用技术培训力度小，推广应用度低，影响了企业销售团队的水平和效率，进而影响公司的产品效益。人才问题，特别是专业技术人才问题，是宁夏回族自治区未来经济发展的“瓶颈”。

1.5 知名区域品牌培育不足，具有较强示范作用的龙头企业数量有限

宁夏地区食品和发酵产业的规模比较小，其市场空间有较强的文化发源地和认知度效应，经济带动效果不明显。贺兰山东麓葡萄产区处于世界酿酒葡萄种植优势地带，但葡萄酒的市场价格与产地价值严重不匹配，未形成独特的区域品牌资源，更没有体现出市场竞争力，甚至沦为国内外知名企业的原料车间，产区内部分知名品牌还被“借牌”，给宁夏本土品牌造成了极大冲击。宁夏的牛羊肉产业分布分散，企业规模较小，无大规模及特色化产品，在全国具有品牌影响力的企业和产品较少，地方传统风味的名优特色产品品种并未得到充分发掘和推广，区域整体牛羊肉产品难以大面积推广，产品影响力低，市场认可度差，消费者识别度低。宁夏乳制品加工企业过多、过小、过散，低水平重复建设较多，中小乳品企业规模小、资金少、产品单一、科技含量低，很难适应现今的乳业发展需要，严重制约着区域乳业的高质量发展。同时，相关领域内的龙头企业的带动能力不强，抵御冲击能力不够，急需培育具有核心竞争力的知名品牌带动宁夏地区具有特色资源优势的食品加工和生物发酵产业发展，提高品牌认知度。

1.6 区域产品标准化程度低，质量安全保障体系有待健全

食品和生物发酵产业作为典型的制造型产业，通过推行标准化作业，以规定的原料成本、规定的工时生产出品质均匀、符合规格的产品是实现创造利润和长期经营的重要途径。目前针对宁夏的农作物种植、畜禽养殖、产品加工方式以及销售、流通等环节缺乏各自的统一标准化体系，造成区域内不同原料、产品品质参差不齐，产品销售及回购率受到影响。尤其是作为宁夏地理标志农产品的盐池滩羊，目前从饲草种植、养殖管理到产品加工、销售及品牌推广方面标准化实施程度不高，制约了滩羊产品质量的提升，影响了宁夏滩羊从资源优势向产业优势的转变。在质量安全保障方面，区域食品的农兽药残留、微生物危害、食品掺假等风险隐患依然存在，需要持续提升监管水平和检测技术，并推动食品质量安全由被动控制转向主动防控。

2 产业发展方向

2.1 特色食品加工制造

针对社会经济发展对特色、优质、健康食品的重大需求，地区食品加工制造领域高质量、高技术发展的紧迫诉求，以及宁夏现有食品加工制造过程中存在高能耗、高水耗且综合利用效率偏低，高品质加工产品供给不足的问题，实施高品质特色食品加工制造关键技术升级工程。重点突破高品质粮油、牛羊肉、果蔬、乳制品等资源绿色化、高新化加工转化及相关配套保鲜、储运和综合利用的共性关键技术；有针对性地开展特色农业资源的品质特性、功能因子和营养健康的评价和分析，突破柔性适度加工、活性保持、功能强化等关键技术和装备，满足市场对精准个性化营养健康食品的迫切需求，有力支撑大健康新兴产业的快速发展；实现区域优势特色食品的高效精准供给和利用，大大提高宁夏地区食品加工制造的创新技术自给水平，为区域农业产业的高质量、高技术发展提供强有力的系统科技支撑。

2.2 生物发酵领域

针对宁夏生物发酵产业总体工业化水平偏低，科学研究不足，特别是企业缺乏自主知识产权的核心技术，资源深度利用与深加工比例低，导致生物发酵产品整体附加值较低、产业集中度不高、产业易受到市场冲击等问题，大力推进具有自主知识产权和核心竞争力产品的创制，形成一批技术含量高、附加值显著和具有地区特色的生物发酵制品。依托宁夏现有调味品产业，采用现代生物发酵技术开发具有宁夏特色的牛羊肉风味调味品；开发葡萄、枸杞等宁夏特色果类的功能性发酵酒，提高发酵酒的营养健康价值，提升现有发酵酒生产工艺水平，促进宁夏酿造产业的升级发展；加速药食用菌和特色中药材甘草、柴胡、黄芪、黄精等现代化加工与功能制品的开发，迎合现代社会人们的生活节奏和对健康生活的需求，促进产品更新换代；创新应用合成生物学、系统生物学等先进生物技术，构建谷氨酸、苏氨酸、赖氨酸等高值化和“从0到1”蛋氨酸生产菌株及与之配套的发酵技术体系和绿色提取工艺；开发发酵饲料菌株和生物菌剂；为迎合全球“禁抗（生素）”“限抗（生素）”的大趋势，开展基于现代农业需求的微生物发酵饲料、生物肥料和抗生素菌剂，建立绿色作物种植和禽畜养殖体系的技术体系与示范。

3 产业发展重点

3.1 特色食品加工制造

3.1.1 粮油资源加工

依托宁夏地区具有区域资源优势和优良产品特性的主粮、马铃薯、小杂粮、胡麻等优质粮油资源，研究全谷物、杂粮和薯类的稳定化加工技术、活性保持技术、食用品质改良加工技术、货架期优化调控技术；开展特色小杂粮制粉技术、精制技术以及连续化、规模化、智能化加工成套装备技术示范；开展针对胡麻风味和营养品质特性的精准适度加工技术研究，推进胡麻纤维、蛋白等天然营养因子的深度开发利用；研究具有不同原料适应性和柔性仿生特性的挤压、打击、揉搓等干法分离工艺和装备，并在不同的典型粮油加工领域应用，建立优质粮油产品质量安全和功能特性的评价技术体系和全链条高效管理体系，推动粮油工业绿色低碳化发展。

3.1.2 果蔬产后高效保鲜及储运

重点针对宁夏地区主要果蔬产品的特殊性状和保鲜需求，研发具有针对性调控功能的生鲜食品成熟与衰老、维持产品品质的新型保鲜剂与保鲜材料；推动产地快速保鲜处理和低温贮藏技术及装备的开发及应用；开发具有较高运作效率和协同效果的收获、保藏一体化的快速连接模式及配套技术装备，大幅度降低优质农产品、食品在产后的损失比率，延长货架期，提高产品品质；针对宁夏优质生鲜食品在运输过程中的品质劣变机制，定位产后处理和运输的关键控制点，开发绿色防腐保鲜剂及高效物理杀菌技术；研发高效绿色的制冷剂、蓄冷单元模块、可移动预冷装备；加强物流管控体系建设，搭建大型的物流节点和园区，优化多式联运衔接和物流管控一体化技术，支撑智慧物流的建设工作；优化核心技术参数、物流产品减损增效技术以及配套装备系统集成技术，探索与生鲜食品电商物流和信息化技术紧密结合的高效智能化冷链物流体系。

3.1.3 果类产后加工

以宁夏地区特色果类原料为开发对象，重点针对枸杞、葡萄、沙棘、红枣、欧李等代表性品种开展技术与产品研发。针对原料多糖质、含水高、易腐蚀的特点，发展冷冻干燥、生物防腐、质构重整等新型保鲜和护质技术，改善目前以干果为主要销售形势的现状；配套开发原料适宜微生物菌种与酶，拓展生物催化与转化、生态发酵技术的应用，促进功能饮品、零食等即食产品的多元化发展，补充健康即食产品市场；发展生物抽提、定向水解、协同加工等技术以进一步发掘原料中的多糖、糖肽、核苷、有机酸等活性组分，面向抗氧化、抗疲劳、免疫力提升等功效开发功能营养食品。

3.1.4 特色肉制品加工

针对宁夏牛羊肉深加工产品少，加工技术工艺水平不高等问题，系统研究宁夏特色肉制品加工及品质控制关键技术。以宁夏特色牛肉、（滩）羊肉为对象，研究冷鲜肉的加工、包装、微生物控制、低温冷藏、货架期延长等保质保鲜技术；研究具有宁夏地方传统风味特色的即食肉制品及菜肴肉制品的工业化加工技术，建立地方特色肉制品的加工标准与全程质量控制体系；研究低盐、低脂、含膳食纤维等健康因子的功能性肉制品的加工及产业化技术；开展骨头、血、内脏等牛羊屠宰加工副产物的综合开发利用技术研究，形成风味调料、营养保健制品、生化药品等系列高附加值的精深加工产品；改良牛羊品种，提高病虫害治疗和牛羊皮毛加工水平，造出保暖、舒适感较佳的优质牛羊皮毛，建设有特色的牛羊皮基地；探索智能化屠宰分级分割、智慧物流保鲜、梯次化绿色加工、智能质量检测等技术。

3.1.5 功能性乳制品加工制造

针对目前宁夏乳品以液态奶为主，产品结构单一，同质化现象严重等问题，系统开展功能性乳品加工制造关键技术研究。研究生鲜乳中各种功能组分分离、纯化和重组等制备技术研究，开发功能蛋白类、益生元、功能脂肪酸、乳清蛋白、酪蛋白、乳铁蛋白、水解蛋白、乳糖、奶油、干酪等功能配料和风味原料的高效制备工艺；研究开发满足特殊人群健康需要，如缓解压力、缓解体力疲劳、增强免疫力、改善睡眠等功能性乳制品的加工制造技术；探究合理高效绿色智能的一站式安全加工生产技术，完善检验检测手段，建立高品质乳品的质量标准体系和安全生产管理体系。

3.2 生物发酵领域

3.2.1 大型真菌资源开发

以药食用菌资源深度开发为导向，挖掘宁夏地区特色真菌资源，系统分析其物种与生态多样性。以灵芝、蜜环、香菇、金针菇等为代表的野生与人工栽培真菌资源为代表，分析定位菌种特殊的营养组分、活性成分与风味物质，大力发展高效分离提取技术、深层液态发酵技术、生态发酵技术、双向发酵技术等，以生物技术手段深化药食用菌资源及其活性物质的规模化与标准化开发，面向便捷的生活方式，联动开发即食食品、风味产品、功能食品与健康制品，促进产业快速发展。

3.2.2 道地中药材资源开发

针对宁夏地区特色道地中药材的精深加工，开展活性功效的系统测评，以高效提取、协同加工等新兴加工理念与技术，深挖资源的营养物质群与活性组分，加速特定药效组分的开发；改变传统加工方式，围绕不同的功能定位，发展多组分配方技术、生物减毒技术、生态发酵技术、协同加工技术等，引导中药材加工向固体饮料等便携化方向转变，促进新型健康产品的推陈出新与更新换代，加速特色中药材的现代化加工与功能制品的开发。

3.2.3 复合调味品开发

依托宁夏现有调味品产业，研究应用现代生物技术，如菌种选育、复合多菌种发酵技术、风味物质的分离提取、生物酶解、固定化酵母技术、微胶囊技术等，生产出具有西北地方风味的特色调味品，比如具有牛羊肉风味特色的调味品。提高原料利用率，缩短生产周期，建立生产规模化、自动化的健康复合调味品示范生产线。

3.2.4 现代生态酿造

立足于筛选适宜宁夏特色资源，如葡萄、枸杞、灵武长枣、硒砂瓜等发酵的微生物菌群，系统分析酿造微生物群落结构、种群变化规律，确定功能微生物类别与组成，研究发酵酒风味组成、健康有益或有害因子；通过现代生物技术开发功能性发酵酒和风味调控发酵酒，提高发酵酒的营养健康价值；研究发酵酒不同窖藏条件下风味与营养物质的变化，提高发酵酒的稳定性，丰富其风味物质；实现发酵酒现有生产工艺水平的提升，促进宁夏酿造产业的升级发展。

3.2.5 高值氨基酸绿色制造

针对宁夏地区氨基酸工业现状，开发工业属性优良的氨基酸菌株、高效发酵技术体系和系列高值化产品，推动氨基酸产业升级换代。主要通过创新应用合成生物学、系统生物学等先进生物技术和组学手段，构建高效的谷氨酸、苏氨酸、赖氨酸等氨基酸高值化的微生物菌株，构建“从0到1”微生物法合成蛋氨酸的菌株，开发与之配套的发酵技术和绿色提取工艺，形成一批具有国际水准的自主知识产权的氨基酸菌株及其生产工艺，形成产业示范。

3.2.6 农业微生物

通过创新应用系统生物学和环境生态学等先进生物技术和组学手段，筛选和改良具有地域生态特色的农业微生物菌株，用于生物肥料、生物饲料、抗生素发酵及生物菌剂研究，开发与之配套的发酵优化、绿色提取和高性能制剂，构建具有自主知识产权的微生物菌株和生物发酵技术体系，建立基于现代农业生物技术的作物绿色种植和禽畜养殖体系的建设与示范。

4 建议对策

4.1 科技创新

重新组织生产要素和产业结构，依托园区整合发展产业，提高特色食品发酵产业链中各环节的市场集中度。运用绿色加工技术、储藏保鲜、适度加工、高值化等技术，提高食品工业产值与农业产值之比，并减少食品加工对生态环境的影响。设立目标导向明确的产业关键技术攻关与先进工程示范专项，重构集中全国智慧进行产学研融合的科技创新中心。