马海乐

院长

江苏大学食品物理加工研究院

个人简介

二级教授，国家重点研发计划项目首席科学家，国际期刊Food Physics（食品物理学）创刊主编，科睿唯安“全球高被引科学家”，中国食品科学技术学会食品装备与智能制造分会主任委员。

主攻食品物理加工技术及装备基础理论与应用技术研究工作，系统性地将声、光、电、磁、力等现代物理技术应用于农产品加工和食品制造。

独家专访 | 江苏大学食品物理加工研究院院长马海乐：技术与装备遍地开花，食品加工还能这样做？

“工欲善其事，必先利其器”。曾几何时，装备落后是我国包括食品工业在内的诸多工业的一大短板，设备全进口成为中国工业发展的首要阻碍。但中国仅用几十年时间便走完了发达国家历经几百年走过的工业化历程，从一穷二白起步, 迅速发展到规模稳居世界首位，中国工业的自主化水平也得到了大幅提升。现如今，中国已经具有全球最完整、规模最大的工业体系，并且仍持续不断地向高端化、智能化、绿色化推进，在此背后，是各行各业科学家与行业人的专注和坚守。

食品行业也有这样一位技术与装备双高产的领路人——江苏大学食品物理加工研究院的马海乐院长。40多年来，马海乐院长率领团队系统开展食品物理加工的理论研究与技术开发工作，将声、光、磁等现代物理技术应用于食品生物制造和农产品初加工，重点开展了食品制造、农产品加工新装备及其智能化的设计理论与产品开发研究工作，主持并开展了国家863计划、国家重点研发计划等各类科研项目100余项，获得省部级及行业科学技术奖16项。其成果转化的数十年，第一个十年就是活性蜂胶，第二个十年就是功能多肽，第三个十年是催化红外……

带着对科研学者的好奇，《食品万里行》专访了马海乐院长，深入了解其造福了千家万户及食品企业的多项前沿技术和先进的食品装备。

超临界萃取技术 成功孵化蜂胶领域“双龙头”

数十年来，马海乐致力于研发新技术，并通过将科技成果转化为实际应用，造福了千家万户，也为食品行业、重工业、能源行业、纺织与皮革行业等众多行业提高了生产力和经济效应。1985年，马海乐毕业于西北农林科技大学，最初从事于机械领域的学习，随着农业类大学陆续开始设置食品专业，大学毕业后他留校钻研农产品加工工程专业，硕士期间从事食品机械研究，随后来到江苏大学攻读博士，研究超临界萃取技术，即从天然产物中进行活性物质的提取。

1996年，马海乐博士毕业。由于博士攻读的方向是超临界萃取，而这个技术的生产成本又太贵，一般的食品用不起，所以他花了两年时间找到了应用对象——蜂胶。蜂胶中含有丰富的抗菌、抗病毒、降血糖、提高免疫力的活性物质，营养价值较高，因此从蜂胶里面提取活性物质，可行性较强。从1998年开始，马海乐便开始进行蜂胶活性因子超临界萃取技术的研究。当他从蜂胶原料中提取到黄灿灿的蜂胶提取物时，立马向时任校长的蔡兰教授汇报，表示有很好的应用前景。学校当即设立专项基金支持技术放大，推进成果转化。通过技术入股，2001年之后江苏大学对蜂胶活性因子超临界萃取技术开始了一系列的推广工作，结束了当时国际上长期利用乙醇提取蜂胶活性因子的历史。现如今，转让的3家企业中已有两家成为国内蜂胶领域同类产品的头部企业。

在蜂胶生产过程中，市面上出现了大量不经过蜜蜂加工的假蜂胶，为了维护企业利益，马海乐团队进行了鉴伪研究，完成了国内外首张蜂胶超临界提取物指纹图谱的绘制。尽管技术已经成功转化，但他认为当前发掘的仅是蜂胶有限的功能，他认为，“蜂胶含有100多种活性物质，要像寻宝一样一点点挖掘它的价值”。

2002年，河北邯郸的一家企业到马海乐的实验室来利用超临界萃取技术进行辣椒红色素的提取。目前该企业生产的辣椒红色素占据了全球80%的市场，而这家企业用同样技术提取的姜黄素，全球产量已经排到了第二。超临界萃取技术的成功应用，同时也推动了食品装备生产商的快速发展。

超声波设备 多肽研究的意外之喜

博士毕业之后，马海乐发现农产品中有大量的副产物没有得到充分的应用，例如从小麦胚芽中提小麦胚芽油以后，剩下的残渣中含有丰富的蛋白质，为了充分提取其中的蛋白质，马海乐从2003年开始，带领团队花了七八年时间，对产量较大的玉米、小麦、菜籽、大豆、葵花籽等10余种富含蛋白的农产品加工副产物，进行功能多肽制备技术的研究。

他介绍，获取多肽是食品生物化学里边一个最基本的化学反应，蛋白加酶就可以产生出多肽来。凭借30多年的仿生学研究，马海乐构建了一套模拟人体消化系统的可以防止过度酶解的仿生学系统，同时引入自动化控制水平非常高的光纤式光谱快速检测系统，从而开发出一整套非常高效的智能化控制系统。马海乐将这个延伸过程叫做 AI for Science，就是把 AI 技术应用在科学研究中。他介绍，这套系统相当于在一个蛋白质结构确定的食品原料中搜寻对人体有某种显著功能的多肽片段，并通过计算机进行模拟酶解，通过酶解后的片段判断该食品原料是不是最佳的原料，以此进行原料选择与加工。

科研方向并不是一条道走到黑的，往往会向其他方向延伸，而在延伸的过程中，可能会收获意外发现。在研究多肽制备技术的过程中，马海乐就一直在做超声波方面的研究。他认为蛋白质是一个螺旋结构，如果不做一些处理，蛋白质的酶解效率就会非常低。如果把超声波加进来，让蛋白卷曲的螺旋结构展开，再酶解的时候效率就会提高。利用这些技术开发的多肽产品中4个有获得国家保健食品注册证书，技术输出加拿大，产品畅销10余年。同时，他惊喜地发现超声波不仅仅针对蛋白酶解有奇效，还可以应用于提取、酶解、发酵、杀菌、杀青、清洗、甚至可以用于对维生素的诱变和大分子的改性，应用范围非常广泛。于是，马海乐带领团队前后开发了20多种不同原理，不同规格型号的超声波实验室装备。他说，之所以开发这么多不同的装备，是希望把技术分享给更多的人，只有大量的使用，才可以从中筛选出能够走向工业化的技术和装备。

目前，马海乐已经带领团队建成了世界最大的应用于食品领域的超声波装备实验室，研发的新一代超声波设备已成功应用于多肽制备、农产品有效成分提取、蔬菜清洗、茶叶杀青等过程中钝化pod酶等，产生了显著的社会效益和经济效益。江苏大学食品学院也已经建成了装备精良的超声强化酶法/发酵/提取多功能中试生产线，有充足的条件进行数据验证、技术放大、生产线设计，可以顺畅推进成果转化。在成果转化的过程中，马海乐也始终如一地陪伴企业成长。

催化红外技术与装备 各行各业遍地开花

无论是食品工业还是其他工业，都在普遍使用红外干燥装备。电红外干燥的效果虽好，但能耗很高。在了解到国外有一种燃气催化式红外技术，以天然气或者石油气为热源，绕过电直接产生红外线，和电相比可以节能50%能耗时，马海乐就下定决心将国外的红外发射器引入中国。最开始，他通过购买国外的发射器做成各种加热装备，主要应用在食品以外的其他工业领域，如油漆烘干等。在使用国外发射器的过程中，他逐渐感受到国外设备存在的局限性，同时为针对中国食品行业应用场景进行深度发掘，马海乐带领团队在2016年研制出了中国第一台催化红外发射器。经过8年持续不断的升级、改进，如今中国催化红外发射器的各项核心指标都已超过欧美产品，且成本比国外进口设备下降了55%。

此后，国产催化红外发射器被大量推广应用在皮革固化、减压阀加热，以及集装箱、风电叶片、工程机械驾驶仓、大型铸件等工业产品的油漆烘干、可燃废气处理等各行各业的生产作业中。

马海乐的初心是，先把催化式红外装备在其他工业大范围使用，充分验证该项技术可以满足工业化的大量需求后，再开始转移到食品产业，进行大量的推广。

目前，催化红外技术在食品行业的应用主要在食品的护色上。食品护色，传统的做法是用到焦亚硫酸钠等化学药剂进行漂白或者用硫磺来熏，随着青海“毒枸杞”事件的发酵，无硫护色技术亟需应用于枸杞产业。马海乐带领团队在山西建设了一条生产线，使用催化红外技术进行苹果脆片干燥前的钝酶护色，成功取代了焦亚硫酸纳的浸泡。目前已经在实验完成了枸杞的红外护色处理，他计划在明年的枸杞采集期，将该技术放大，希望能够应用到西北的枸杞产区，以挽救岌岌可危的地方枸杞产业。

除了护色，催化红外技术还应用于儿童面片的干燥、广东豆腐干的烤制、冷冻蔬菜干燥前的杀菌处理等方面。应用催化红外技术，可以大大减少食物的干燥时间，降低成本。

造福千家万户 食品探索应无止境

拥有多项研发成果的加持，马海乐并未止步于此，而是毅然踏上了探索新技术、新应用的征途。他的研究落在了动物多肽饲料的研究上，希望通过饲料中添加多肽提高动物的免疫力，从而减少抗生素的使用，保障食品安全。

在挑选出好的菌种后，马海乐开始通过自制紫外线、脉冲光和激光三光源联合诱变仪，让微生物通过突变产生出来高产蛋白酶的菌，再通过自制可智能检测的超声波发酵罐和磁场发酵罐进行种子发酵，利用超声波和磁场精准控制液体发酵过程中微生物的生长速度，提高菌种的活性，待发酵完再进行干燥，实现了动物多肽饲料的制备。目前该技术已在中试阶段，有望在两三年内完成中试并实现工业化推广。

常年与各大食品企业合作交流的马海乐，在见证了企业在智能化与绿色化转型的种种艰辛与困难后，提出了自己的两点建议：其一，企业要把自己的研发工作做好，研发向精细化发展，以精细化优势取胜。其二，企业应以开放的姿态接纳新事物，尝试使用新技术。他坚信，企业只要有付出都会有收获。食品产业是一个造福千家万户的产业。在走向工业化、智能化、绿色化的过程中，可能很多的付出未必能有非常丰厚的回报，但至少在为千千万万家庭的幸福生活贡献了自己的一份力量。这是当下每一位科研和研发工作者应当去坚持的一个重要动力。

此外，马海乐教授还将于1月9日9:00开始的“2024食品配方创新年度云盛会”直播中进行“食品装备与智能制造”的主题分享，大家可扫描海报中的二维码预约观看哦~