酵素是以动物、植物、菌类等为原料，经微生物发酵制得的含有特定生物活性成分的产品，富含微量元素、酶、多酚、氨基酸等营养物质。酵素在医养健康、环境治理、农牧业等领域发挥着重要作用。我国食用酵素市场逐年增长，潜力巨大，2023年达到近百亿规模。但酵素行业起步晚、发展慢。调研发现，我国酵素行业存在菌种被境外垄断、技术被国际封锁、家庭化酵素发酵设备空白等问题，由此造成民族品牌的酵素产品短缺，而境外进口品牌价格昂贵，最终导致消费群体受局限。
二、总体方案
为服务“健康中国”落地实施，针对酵素行业存在的菌种境外垄断、技术国外封锁、消费群体受限等痛点问题，山东职业学院于2017年成立科研项目团队，围绕国家战略，调研大量用户需求，从发酵原理入手，进行国产净体酵素的研究方案和技术路线设计。以果蔬、中药等为原料，自主创新“菌种培育、多菌偶联发酵、酵素家庭自酿”等三大独有技术，自主研发“工业用菌包、自酿用菌包、自酿酵素机、直饮用酵素”等四大核心产品，首创了“工业+家庭”双元化生产模式，实现了酵素生产技术和核心产品的完全国产化，可使酵素行业生产成本降低25.6%。
图1 案例项目总体方案
三、主要做法
1.产教融合，服务区域经济大舞台
山东职业学院位于济南市高新区生命科学城，毗邻药谷产业园，聚集了生物医药、医疗器械、生物工程、医美健康四大产业集群，汇聚了明仁福瑞达、华熙生物、青岛啤酒、君泰药业等知名企业。学校生物工程学院利用生物领域高精尖设备资源，依托8名双一流博士、12名硕士组成的科研攻坚团队，通过搭建山东省生物药物与健康工程新技术研发中心、济南市校融合项目等平台，推动专业链、人才链对接区域产业链、创新链，提升服务区域经济能力。通过定期走访企业、举办项目对接会等活动，促进企业与学校交流合作，汇集企业需求，合作开展科研项目，共同攻克技术难题，促进科技成果转化。学校校内设立企业研发中心，利用学校的科研资源和人才优势，提升企业的创新能力。
图2 项目团队走访明仁福瑞达
图3 项目团队入华熙生物调研
2.双向哺育，铺就创新创业成才路
学校给予项目30万元研发启动经费、200余平方米场地及专家指导等方面支持，助力团队项目研发。项目取得成果后反哺教学，在专创融合、人才培养、实践引领等方面发挥作用。将项目技术成果总结形成教学案例，融入《食品发酵技术》、《微生物检测技术》等3门课程，基于本项目技术开发“菌种筛选、酵素生产、酵素理化指标检测、酵素活性物质分析”4个实验项目。依托专业课程及实训，开展实践教学，辐射16个班级800余学生参与项目学习，提升了生物专业学生的创新精神和技术技能。创新技术引领3个专业社团、带动3个创业项目，参加技能类及创新创业类大赛，培养综合能力。本项目内容涉及的各类大赛，共获奖16项，成绩提升显著。先后有26名学生被认定食品药品类“齐鲁工匠后备人才”。
图4 食品发酵技术实训
图5 微生物检测技术实训
图6 部分工匠证书
3.定点帮扶，补充乡村经济蓄水池
学校与山东省临沂市平邑县、菏泽市定陶区、济宁市汶上县、枣庄市山亭区等对口帮扶地区开展深入合作，共享科技转化成果，振兴乡村经济。团队通过四个举措，带动乡村经济发展：一是购买山楂、金银花、玫瑰等项目所用原料，缓解农产品销售压力，增加农户收入；二是免费为当地食品发酵及相关企业提供技术支持，解决技术难题；三是无偿开放酵素、自酿设备专利使用权限，提升企业行业竞争力；四是培训当地人才，立足当地解决人才短缺问题，延伸乡村振兴“人才链”。通过多维度帮扶，带动当地农民持续增收、助力地方产业不断升级，补充乡村经济蓄水池。
图7 乡村振兴帮扶对接
图8 开展田间技术指导
图9 农产品玫瑰开发
图10 金银花药材产业调研
四、转化成果
团队从发酵原理入手，采用电化学法研究对比酵素的抗氧化活性，以自由基清除率为评价标准，研究净体酵素配方和多菌偶联发酵工艺。团队通过自主创新“三大”独有技术，自主研发 “四大”核心产品，构建了完整的产品体系，满足了“工业化生产+家庭化自酿”的市场需求，实现了酵素生产技术和核心产品的国产化。项目授权发明专利2项、实用新型专利1项、保藏菌种1株，获第十八届“挑战杯”·建设银行山东省大学生课外学术科技作品竞赛特等奖1项，在济南全成农业科技有限公司、山东久酵生物科技有限公司推进成果转化，带动直接就业百余人。该实现了酵素行业的菌种及发酵技术的国产化，经济效益显著，发展前景广阔。
图11 获得专利授权证书
1.菌种选育
采集36个典型样本，用高通量筛选方法从中筛选出生长速度快、营养要求低、具有产抗氧化酶活力的菌株9株，采用紫外线等6种诱变方法进行诱变育种，驯化后进行发酵试验，优选驯化高效表达抗氧化酶高活性菌株SZSW1820，用作发酵菌种。该菌种在武汉大学中国典型微生物菌种保藏中心进行了菌种保藏，菌种保藏号为CCTCC M 2023984。
2.多菌偶联发酵技术研究
从上百种果蔬、中药等原料中遴选确定具有抗氧化性发酵潜力、易得价低的果蔬、中药做原材料，从发酵温度、时间、接种比例、接种量等变量研究发酵技术，以抗氧化酶活性、自由基清除率等5个指标进行评价，研究发酵工艺。通过创新多菌偶联发酵技术，进行精准调控，解决酵素在发酵过程中易产生毒副产物，且因发酵控制不严造成毒杂菌的污染等问题。从技术上打破菌种生长限制，缩短发酵周期，抑制杂菌生长，稳定酵素质量，以期突破国外发酵技术封锁。
3.微型智能酵素机研发
通过开发微型智能酵素机，创新双元生产模式，解决现有发酵技术仅仅适合于工业化生产，不能自酿的技术难题。将发酵设备进行微型化设计，结合智能化电子集成技术，集微电脑技术及先进酿造技术于一体，做到实时监测反馈发酵参数，避免有害物质的产生，以期打破传统酵素无法实现家庭自酿生产的困境，使高质量酵素自酿进入寻常百姓家。
