本期项目:高品质香精制备与品质控制关键技术及应用

● 所获奖项:2012年度上海市科技进步奖一等奖

● 完成单位:上海应用技术学院

 

肖作兵,教授,博士生导师。1995年获得华东理工大学生化工程专业博士学位。现任上海应用技术学院香料香精技术与工程学院院长、“香料香精技术与工程”重点学科带头人。兼任中国香料香精化妆品国家职业技能培训中心主任、中国食品科学技术委员会理事、中国食品科学技术委员会食品添加剂分会副理事长等。肖作兵教授是本项目的第一完成人

 

  香料香精作为我国新型朝阳行业之一,已广泛应用于化妆品、洗涤用品、食品、药品、纺织、造纸等日常必需品的生产制造。据统计,近10年来我国香料香精行业的年增长速度一直保持在20%以上。2011年我国香料香精的产值约300亿元,而与之相关行业(食品、化妆品、纺织品等)的工业产值近10万亿元,约占我国GDP总量的1/4。上海应用技术学院的肖作兵团队,十余年来在高品质香精的研究方面取得了公认的成绩,本期“走近科学”就让我们一起走进肖教授的香精世界。
 

香精正在从奢侈品变成日用品

  在肖作兵位于上海应用技术学院奉贤校区的办公室里,有一幅挂历,其中每一月份的画,都是一种代表当月的花,翻及某月,当月的页面就能散发出这朵花绽放时应有的芳香。比如三月的挂历页,是一朵桃花的图案,手指抹及,便能闻到幽幽的桃花香来。
 
  这幅挂历是肖作兵的德国朋友送的。在欧洲,香料香精有着悠久的历史。据说人类发明的香水,可追溯到公元前三千年左右埃及人发明的可菲神香,这是一种由祭司和法老专门制造的香油。
 
  食用香料是一类能使嗅觉器官感受到气味的物质。就食品添加剂而言,食用香料是指能赋予食品香气的物质,个别食用香料兼有赋予食品特殊口味的功能。香精是由多种香料调配出来的,是人工合成的模仿水果和天然香料气味的浓缩芳香油,多用于制造食品、化妆品和卷烟等。香精香料的研制一般使用芳香化学品,属于精细化工的一种。
 
  香料香精在发达国家有着悠久的使用历史。尤其在最近百年里,香料香精已经渗透至欧美国家日常生活的各个角落。随着发展中国家人均收入的增加,香水的需求和要求也逐渐提高。1990年代以来,随着我国国民收入的大幅提升,香料香精也逐渐从奢侈品转变为日用品。
 
  市场的巨大需求,要求科研人员和生产企业必须尽快产出国产的香料香精。然而,我国香精整体技术水平与国外相比差距明显。目前国内市场高端香精产品80%以上被国际大公司所垄断。德国朋友送给肖作兵的这幅挂历,其实蕴含着很高的香水制作技艺。12月的梅花必须在放置12月后仍能均匀地释放出梅花的香气,这要求香精产品在香气质量、香气稳定性和缓释性三方面都必须有足够强的技术支持。提高这三方面的技术能力,也正是肖作兵及其团队这十余年来的不懈追求。
 

让添加苹果香精的饮料喝起来像真的苹果味

  在2013年教师节的上海应用技术学院教职工大会上,肖作兵作为发言人,向在场的同事们说道:“我们之所以能取得今天的成绩,完全是靠真刀真枪拼出来的,一步步脚踏实地走过来的。”
 
  谈及在此领域的奋斗,肖作兵印象最为深刻的是与双汇集团的初次合作。2001年,双汇集团的技术负责人慕名来访,希望与肖作兵建立合作关系,研制使用于肉制品中的香精。
 
  双汇在此之前一直购买国外的香精产品,但情况很不理想。国外香精供应商开出的购买条件极其苛刻,首先是价格高,要300元一公斤,然后要求100吨起订,再次是订货后6个月才能到货。如此种种,让双汇觉得处处受制于人。他们希望在国内找到合作方,自主研发香精技术。肖作兵当时承诺说,“有90%的把握研制出和国外质量相当的香精。”
 
  不久之后,刚刚做了胆囊切除手术的肖作兵,拿着自己的研制计划,坐火车赶到双汇集团的总部河南漯河,进行合同谈判。最终双方谈定的合同额是50万。这个数目,在当时并不算少,在上海应用技术学院更是一个非常大的项目。
 
  几个月后,肖作兵把研制好的配方工艺交给了双汇。经过中试后,效果良好。双汇自此拥有了自己的香精生产能力,且成本很低,每公斤约30元,只是国外的十分之一。更为重要的是,公司完全掌握了核心技术,可以严格控制产品的制作过程和保证香精的质量。
 
  此后的十余年中,肖作兵及其团队不断开发的新技术逐渐应用到国内外10多个知名企业及60多个香精产品制备中,并取得了显著的经济效益。
 
  他们开发的高品质肉味香精,使用于国内知名的肉制品和调味料企业,如河南双汇、南京雨润、山东金锣、上海太太乐等;他们开发的高品质肉味香精制备与品质控制技术,已在国内知名的香精企业如上海百润、河南双汇集团、青岛花帝、江苏天宁、广州华宝、深圳波顿等,以年产1000吨以上的生产规模进行推广应用;他们开发的缓释香精制备与品质控制关键技术,已在广东铭康香精香料有限公司、丽华(广州)香精有限公司等企业以年产近500吨的规模生产应用。
 
  实际上,这些工作,也主要是回答了香精的质量、稳定性和缓释性三方面问题。
 
  关于香精质量,简单地说,食品里面,如果加入一种苹果味道的香精,喝起来像真的苹果味,客户就会满意,反之,如果有明显的香精味,客户就会反感。嵌在其中的,是对香精配方工艺的极高要求。
 
  稳定性也体现着很高的技术要求,比如,香精放到饮料里,常温下是可以发挥作用的,但是,在饮料加温制作的过程中,香精有可能随着温度的增高而挥发,最终的产品里也就没有了香精。保证在各种环境条件下仍保留香气,是稳定性方面所要解决的。
 
  关于缓释性,我们可以用一个内衣的例子来做说明。人一出汗,内衣就有汗味,因此内衣的制造公司经常会在内衣的布料中添加香料。这样当内衣中渗入汗水时,不会有汗味出现。把香料加进布料容易,但是让香料缓慢挥发很难。如果缓释性不好,内衣在洗几次或者穿几次后就可能没了香味。2006年,肖作兵团队为浪沙内衣(一家内衣品牌制造商)制作了一种香料。他们能够保证内衣加入他们所制作的香料纳米胶囊后,在半年之内或者洗50次以下,保持香味。
 
  这些有关香精制备、香气品质控制和应用的关键技术研发工作,肖作兵团队归纳认为主要是:以天然动物资源(鲜肉和脂肪)为主要原料,通过脂肪控制氧化裂解、酶解、美拉德反应、香精调配等集成技术,开发了制备高品质咸味香精新技术;通过复凝胶法、界面聚合法和包结络合法,开发了可控制备高品质缓释香精的关键技术。
 
  在此次申报上海科技奖奖项时,肖作兵把他的团队这些年的成果归纳为三方面。1、高品质食用香精的制备及应用。2、缓释香精的制备及应用。3、香气质量的快速检测及应用。前两方面,主要是上面所说的技术。关于第三方面,肖作兵团队的主要工作是发明了检测香气的电子鼻。人鼻在闻到一种气味尤其刺激性的气味后,不能很快复原去闻另一种气味,但是电子鼻可以,它可以随时随地检测,并且保持稳定。
 

“我喜欢这个行业,我不能只为某一个公司服务”

  肖作兵1990年硕士毕业后,曾经在深圳的一家化妆品外企工作,曾任生产部经理。当时的一次生产事故让他至今难以忘记。
 
  在化妆品生产中,往往要加入一定量的香精。他们请一家国内的公司制作香精。在这家公司提供的香精100克的小试时,香精与化妆品融合非常好。然而正式生产需要5公斤的香精时,当5公斤的香精倒入化妆品中后,肖作兵发现里面出现了非常多的黑色沉淀物。这一次让肖作兵及其公司损失惨重。也让他意识到,国内的香精技术距离发达国家相去甚远。
 
  在这一家公司的工作经历,也成为了后来肖作兵在香料香精行业始终保持热情的心理基础。
 
  1995年,从华东理工大学博士毕业时,有着香水专业传统的上海轻专(上海应用技术学院前身)正在招聘一名学科带头人。双方很快签订了合同。自此肖作兵开启了十余年的科研生涯,也开启了这所高校香水研究团队和平台建设的历程。
 
  目前,国际上只有两个香料香精的专业学院,一个是法国的国际香料香精化妆品高等技术学院,另一个就是上海应用技术学院的香料香精技术与工程学院。在国内,江南大学、北京工商大学等高校也有研究人员从事这方面的研究,但是针对香料香精最全面最系统研究的,只有上海这一家。另外,上海香料研究所,创建于1956年,原直属中国国家轻工业局(以前轻工业部、中国轻工总会),国内唯一的香料香精专业研究所,也于2006年并入上海应用技术学院。肖作兵既是香料香精技术与工程学院的院长,也是香料香精专业研究所的所长。前者更注重理论研究,后者更注重企业经营。这两个机构共铸的平台,在香料香精领域,占据着重要的制高点。
 
  虽然肖作兵团队拿过很多国家级、省市级的重点项目,比如“863”、“973”、“科技支撑计划”等国家科研计划以及上海市科委的重点科研项目。但肖作兵最爱讲的,还是他与企业合作,解决企业问题的横向项目。“我们的项目基本上一半是国家纵向的,一半是企业横向的。”他说。
 
  与企业的长期合作,使得香料香精研制在肖作兵团队这里,能够真正的实现产、学、研相结合。很多时候,肖作兵团队在学院和研究所做完小试,就直接到长期合作的企业中进行中试。他们具备这样的条件。“不同种类的香料香精,设备不一样,工艺路线、参数也都不一样。但我们对各种种类的研制过程和终端都很熟悉。”
 
  肖作兵接着说:“国家的项目要求发表学术论文,但是我们不是纯理论。比如我们做缓释香精,首先要把缓释机理讲清楚,这可以发表论文,但这还不够,把产品做出来,真正应用于市场,我们才算最终完成任务。”
 
  有很多企业也希望挖走肖作兵,他们给出的待遇可谓丰厚。不过肖作兵还是选择留在高校。对于各个不同的企业,可能面临着同样的问题,但企业之间互相封闭所以无法共同攻关,而在肖作兵团队的平台,却可以当作共性技术一并解决。他说:“我喜欢这个行业,我不能只为某一个公司服务”。
 

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