保鲜安全并蒂莲 ,科技创新谱新篇

——访南京农业大学食品科技学院教授 章建浩

在华夏五千年灿烂文明的悠悠历史长河中,中国人对食物的热爱与追求,不仅是对味蕾极致享受的不懈探索,更蕴含着对生命健康与养生之道的深刻洞见。作为食品科技领域的杰出代表,章建浩教授以毕生的热情与执着,凭借不懈的努力、卓越的才华、非凡的勇气和深邃的洞察力,在科研的征途上披荆斩棘,深耕低温等离子体冷杀菌技术这一前沿领域,用科技的智慧之光照亮食品保鲜的新篇章,实现了从实验室到产业化应用,从技术创新到市场推广的双重飞跃,让“鲜”的定义跨越了时间的界限,开启了食品安全的全新守护时代。

专注技术,保鲜安全双突破

随着现代生活节奏的日益加速,生鲜果蔬、鲜切菜、生鲜肉类及其精心调制的即食产品,以及中央厨房预制菜肴,已然跃居为消费者餐桌上的主流选择。然而,这一趋势背后,传统商业杀菌保鲜手段所伴随的二次污染风险及化学农药残留等食品安全隐患逐渐浮出水面,尤其是果蔬表面的农药残留与粮食中黄曲霉等霉菌毒素的污染问题,成为了亟待攻克的食品安全难题。

面对生鲜食品产业规模持续扩张所遭遇的冷杀菌保鲜与安全品质控制的技术瓶颈,南京农业大学食品学院章建浩教授秉持着强烈的使命感与开拓精神,勇立潮头,亲自挂帅,带领团队深入探索高压电场低温等离子体冷杀菌保鲜技术的奥秘,不仅揭示了其保鲜机理与精细调控策略,更在核心技术装备领域实现了重大突破。团队原创性研发出低温等离子体冷杀菌保鲜核心技术装备及全自动化生产线,同时,等离子活性水与空气消杀关键技术装备,以及冷链物流全程消杀系统设备也相继问世,为行业树立了新的标杆。

2012年,美国农业科学研究院拉开国际领先的低温等离子体冷杀菌(Cold Plasma Sterilization, CPS)技术研究的序幕,章教授敏锐洞察到这一技术的巨大潜力,通过高级访问学者交流及联合培养博士项目,积极搭建国际合作桥梁,深度参与并引领了该项前沿技术的研究进程。通过研究,章教授发现低温等离子体冷杀菌保鲜技术作为食品保鲜领域的革新之作,彻底颠覆了先杀菌后包装的传统模式。它能够在不破坏生鲜食品原有品质的前提下,通过高压电场中的低温等离子体对包装好的食品进行高效、无害的杀菌处理,显著提升了杀菌效率并延长了产品的货架保鲜期。这一技术不仅是国际生鲜农产品及其调理食品冷杀菌保鲜领域的关键性突破,更为现代农产品加工与物流产业注入了强劲的发展动力,具有广泛的应用前景与巨大的市场潜力。

为此,章教授凭不辞辛劳地通过多元渠道积极斡旋,于2015年成功将美国农业部ARS的前沿核心技术装置引入我国,在国内率先搭建了生鲜农产品领域的CPS(Cyber-Physical Systems)试验系统装备,并针对生鲜调理食品,高压电场低温等离子体冷杀菌系统研发,为国内的食品保鲜与安全领域注入了强大的科技动力。

产研结合,创新成果显辉煌

为了实现产学研的深度融合,2017年,章教授亲自带领团队创立苏州屹润食品科技有限公司,同时建立现代化生产基地,为科研成果的转化提供肥沃土壤。2018年,章建浩团队在国际舞台上率先推出了高压电场低温等离子体冷杀菌(CPS)实验系统设备,这一成果不仅彰显了我国在该领域的领先地位,更为全球食品保鲜技术带来了革命性的突破。2020年,团队再次发力,成立了南京苏曼等离子工程研究院,专注于低温等离子体冷杀菌保鲜及冷链物流空气消杀技术装备的创新研发。在国家“十三五”、“十四五”重大科技项目及江苏省农业科技自主创新资金的大力支持下,团队通过紧密的产学研合作模式,深入探索并掌握了高压电场CPS保鲜的深层机理与调控策略,同时研发出了包括低温等离子体活性水与空气消杀关键技术及设备等一系列核心技术装备。值得一提的是,章教授团队成功研发并推出的“MAP保鲜包装-CPS冷杀菌”智能一体化生产线装备成套技术,不仅是对传统保鲜与杀菌技术的颠覆性创新,更在国际上首次展示了低温等离子体冷杀菌实验系统设备及自动化保鲜包装生产线装备。同年10月,团队资助研发的高压电场CPCS-MAP自动生产线正式投入商业应用,意味着CPCS核心技术装备实现了从实验室研发到产业化应用的关键性跨越,更为全球食品保鲜与冷链物流行业树立了新的标杆,开启了高效、环保、智能的新篇章。

CPCS作为目前国际上最新的食品冷杀菌技术,可与MAP气调保鲜包装技术完美结合,实现先包装再杀菌的作用。其产生杀菌作用的等离子体来源于包装内部的气体,当食品通过低温等离子体冷杀菌生产线时,能够利用食品周围介质产生光电子、离子和自由基团,与微生物表面接触导致其细胞被破坏,从而达到杀菌效果。实验证明,该技术对大肠杆菌、单增李斯特氏菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌等常见食品致病菌杀菌效果显著,杀菌率超过99.9%,能将一些生鲜蔬菜的保质期从2-3天延长至8天以上,CPCS杀菌率≧90%,延缓生菜腐烂,延长货架保鲜期一倍。不仅如此,该杀菌方式还具有一定程度的降解农药成分和霉菌毒素的能力,农药降解率达79%,能够显著降低果蔬表面的农药残留;对多酚氧化酶和过氧化物酶等会对食品造成不利改变的酶类也具有很强的致畸失活作用,能够有效提高食品的安全性。该项目成果突破了有效杀菌保鲜、保障安全高品质及延长货架保鲜期的技术瓶颈,相比于传统的杀菌方式,具有杀菌过程短、耗能低、无需升温、无二次污染、无化学残留的优点,能够广泛适用于大规模自动化生产方式,特别是热敏感生鲜调理食品的冷杀菌,对生鲜类及其热敏性食品、中央厨房预制菜的大规模开发,具有关键技术的突破、巨大的应用开发空间和良好市场前景。

截至目前,低温等离子体冷杀菌技术的前沿装备已累积申请发明专利高达32项,其中成功获得授权的发明专利包括5项国内核心专利、5项实用新型专利,以及在国际舞台上占据重要席位的8项PCT(专利合作条约)发明专利。其中,2019、2023年在美国及2022年在日本相继获得的发明专利授权,不仅彰显了“高压电场CPCS核心技术原理与自动化生产线”领域的国际引领地位,还进一步巩固了我国在全球科技创新版图中的优势。2021年11月28日,在中国畜产品加工研究会组织的科技成果第三方评价中,以中国工程院院士谢明勇为领军的权威专家组,对“低温等离子体冷杀菌保鲜与冷链物流消杀关键技术及装备”项目给予了高度评价,认为该项目技术总体达到国际先进水平,其核心高压电场低温等离子体冷杀菌技术装备更是跨越至国际领先水平,展现出巨大的应用潜力与开发前景。2022年12月,农业农村部携手中国农学会,将“低温等离子体冷杀菌保鲜及冷链物流消杀关键技术及装备”这成果正式纳入《2022中国农业农村重大新技术新产品新装备》名录,并广泛推广其应用,标志着该技术正式迈入国家农业科技创新与应用的前沿阵地。

技术转化,应用领域广拓展

在当前生鲜调理食品与冷链物流领域对高效消杀技术装备的迫切需求下,章建浩教授带领团队在苏州高新技术开发区成功构建了“苏州屹润”CPCS自动化生产线制造基地,标志着新技术与新装备的快速转化与应用进入加速阶段。为顺应大规模生产趋势,团队精心研发了包括高压电场低温等离子体冷杀菌实验装备、MAP-PCS-I300/600/1200系列低温等离子体冷杀菌保鲜包装自动化生产线,以及CPCS-XI240型箱装水果专用冷杀菌自动化生产线在内的多项创新成果。此外,团队还成功研制出低温等离子体活性水PAW发生器,为生鲜农产品、畜禽肉及中央厨房预制菜等提供了高效、环保的清洗冷杀菌解决方案。

在生鲜调理食品保鲜的基础上,章教授带领团队进一步拓宽了低温等离子体冷杀菌技术的应用边界,深入探索其在冷链物流空气消杀、粮食仓储霉菌防控等关键领域的潜力。面对2020年全球新冠疫情的挑战,团队针对冷链行业高感染风险问题,创新性地解析了低温等离子体对新冠病毒的消杀效能与机制,成功研发出融合低温等离子与222nm紫外光的高效协同消杀技术装置。与江苏省疾病预防控制中心的合作试验中,该技术仅用时30秒即实现了新冠病毒的100%杀灭,远超日本同类技术的5分钟标准,展现了非凡的突破性与应用前景。基于此,团队还推出了冷链物流专用的新冠病毒消杀生产线及低温等离子体负离子空气消毒设备,为公共卫生、食品加工及畜禽养殖等多个领域的空气安全保驾护航。

在粮食仓储领域,面对霉菌污染及其毒素控制的严峻挑战,章教授团队同样展现出了非凡的创新能力。他们深入研究低温等离子体对不同种类粮食中黄曲霉、禾谷镰刀菌等霉菌的消杀效果及毒素降解机制,成功开发出粮食霉菌消杀核心技术装置,为我国粮食仓储安全品质控制提供了强有力的技术支撑,有效破解了传统化学消杀方法的安全瓶颈。

凭借其在技术创新领域的卓越贡献与非凡成就,章教授在专业领域取得了丰富的成果:申请超过60项发明专利(PCT发明专利8项),发表高质量论文200余篇(SCI论文超过一百篇);先后主编了8部专著及教材,其中《食品包装学》三度荣获“全国农业高校优秀教材奖”。不仅如此,其领衔的科研团队在多个重要时间节点上取得了关键性突破,其科技成果先后荣获“教育部科技进步一等奖”“全国商业科技进步特等奖”“国家科技进步二等奖”“教育部技术发明二等奖”等荣誉。2023年“低温等离子体冷杀菌保鲜及冷链物流消杀关键技术装备”评为2022年度江苏省“现代农业领域十大优秀科技进展”;2024年“低温等离子体公共卫生致病微生物冷杀菌关键技术及装备”评为2023年度江苏省“装备制造领域十大科技进展”

面对广泛赞誉与多项殊荣,章建浩教授始终保持着谦逊与进取的态度。他认为,确保国家粮食安全,即“端稳端牢中国饭碗”,离不开持续不断的自主创新能力与对市场需求的精准对接。因此,他也呼吁更多食品行业的科研工作者加入其中,坚持创新驱动发展战略,积极为国家粮食安全及农业现代化发展贡献智慧和力量。