从自然科学基金的角度剖析我国食品科学基础研究发展现状与展望

李志兰

(浙江省自然科学基金委员会,浙江 杭州 310012)

摘 要:近年来自然科学基金成为我国基础科学研究的重要资助来源。随着资助额度和数量的加大,国家和各省/市地方自然科学基金在食品科学基础研究中发挥着越来越重要的作用。食品工业快速发展对促进我国国民经济的持续增长具有重要的战略意义,食品科技的进步为食品工业的技术提升提供了保障。本文通过分析近几年国家自然科学基金和浙江省自然科学基金在食品科学基础研究中申请和资助项目情况,了解食品科学基础研究的资助热点和研究现状,并结合目前存在的主要问题和国际食品科学的发展趋势,初步展望未来发展的方向,旨在为项目申请人和同行专家提供借鉴和参考。

关键词:食品;基金;食品科学;项目申请;项目资助

基础研究既是原始创新的源头,又是集成创新和引进消化吸收再创新的支撑,当前世界主要国家,都将加强基础研究作为应对经济社会快速发展的重要战略选择。随着全球经济社会格局的持续变革、食品产业科学技术的创新和相关学科之间的交叉融合,食品科学基础研究也正迎来一个难得的发展机遇期。民以食为天,人们生活水平提高的同时,对食品的要求也越来越高,使得食品科学的作用不断地扩大和延伸,在国民经济和社会稳定中发挥着越来越重要的作用 [1]。成立于1988年的浙江省自然科学基金委员会持续资助食品科学相关基础研究,2010年至今4 年累计资助各类自然科学基金项目88 项。2009年,国家自然科学基金委员会生命科学部首次专门设立了食品科学学科,并从2010年开始受理食品科学领域的自然科学基金项目,当年资助项目270 项 [2]。随着近年来对食品科学资助力度的逐渐加大,国家和各省市自然科学基金在食品科学基础研究中发挥着越来越重要的作用。2014年国家自然科学基金食品科学学科来自全国的申请项目2 100余项,占到生命科学部接收项目总数的9.32%,共资助项目433 项,资助金额超过2.2 亿元。同年浙江省自然科学基金食品科学学科来自全省的申请项目91 项,资助项目21 项,资助金额203 万元。鉴于此,本文结合近年来国家和浙江省自然科学基金食品科学项目申请和资助情况,剖析食品科学的基础研究现状,探究未来的主要发展方向,旨在为研究工作者特别是项目申请人和同行评议专家提供一定借鉴和参考,有助于后续自然科学基金的申请与管理工作。

1 食品科学研究与发展现状

食品科学是应用生物学、化学等基础科学及工程知识来研究食品的物理、化学及生化性质,以及食品品质劣化原因、加工原理的一门科学。食品科学的进步为食品产业技术提升提供了必要的保障,同时也推进了食品工业的快速、高效发展,以逐渐满足人们营养与健康的新要求。连续近20 年高速发展的食品工业已经位居中国产业首位,产品产量稳步增长,经济效益不断提高。2013年全国规模以上食品工业企业实现主营业务收入首次突破10 万亿元(图1),同比增长13.9%,增幅比全国工业企业平均水平高出2.7 个百分点,2014年预期达到12 万亿元 [3]。食品工业保持的高速稳定增长态势,在保障人民群众生活、拉动消费需求增长、稳定经济社会发展等方面发挥了重要作用。

图1 近3 年全国食品工业企业主营业务收入统计
Fig.1 Main business income statistics for the national food industry enterprises over the last three years

国外的发展经验告诉我们,现代食品工业发展核心竞争力的提升日益依赖于对前沿核心原始基础创新成果的掌控,作为食品工业科学基础和技术支撑的食品科学研究特别是基础研究就显得尤为重要,国家和各省市对食品科学基础研究也越来越重视,加大了科研投入。自然科学基金在食品科学基础研究中发挥着越来越重要的作用,“十二五”以来,国家和浙江省自然科学基金委员会在食品科学领域的资助项目一直保持着较高的数量。国家自然科学基金委员会2012—2014年与食品科学基础研究领域相关的资助项目数分别为400、429和433 [4],同期浙江省自然科学基金委员会资助相关项目数分别为24、26和21(表1)。在自然科学基金等项目和资金的资助下,使得我国食品科学基础研究在实验室平台、人才队伍等方面都取得了显著进展。实验室平台方面,目前拥有1 个国家重点实验室“食品科学与技术国家重点实验室”,还有一批省部级重点实验室“教育部食品营养与安全重点实验室”、“浙江省食品安全重点实验室”、“浙江省食品微生物技术重点实验室”等。人才队伍方面,我国设有食品类专业的高校200余所,有近400 所高校和科研院所从事食品及相关研究,并已经逐渐形成了一支以中青年人才为主,老中青结合,能基本胜任食品科学基础研究的技术人才队伍,其中有中国工程院院士2 人,国家杰出青年科学基金获得者5 人,以及一批省部级优秀人才。同时也取得了多项食品科学重要成果,特别是在新理论、新方法和新技术方面取得了许多重大突破,迄今获得了国家科学技术进步或发明奖近20 项,据统计,2013年食品科学领域仅标注国家自然科学基金项目资助论文被美国《科学引文索引》(Science Citation Index,SCI)收录数达到了847 篇,比2012年提高了28.14%,呈现逐年显著上升的趋势。剖析我国食品科学基础研究与发展现状,在食品营养与健康、食品贮藏与保鲜、食品精深加工、食品质量与安全等方向均得到了相应发展并取得了长足进步,符合国家中长期科学和技术发展规划纲要中提及的重点发展领域,已经成为推动食品工业产业发展核心的内在动力,具有重要现实意义 [5-6]

表1 近年来国家和浙江省自然科学基金委员会食品科学基础研究资助项目统计
Table1 Approved projects of basic research in food science funded by National and Zhejiang Provincial Natural Science Foundations of China over the last three years

年度国家自然科学基金委员会浙江省自然科学基金委员会面上青年地区其他面上青年其他20121641805151671 20131682005381772 20141572106151362

2 食品科学面临的挑战

近年来,食品科学围绕国家战略发展需求,依托国家和地方自然科学基金项目等资助,取得了一定的科技进步和基础理论创新成果,但是相对于目前社会经济的发展水平,我国食品科学仍然是一个年轻的学科,基础研究相对薄弱,仍存在着许多亟待解决的问题和挑战 [7-8]。从自然科学基金资助的结构和组成来看,国家和浙江省自然科学基金主要集中在自由探索的面上项目和青年人才基金,对重点项目的支持还十分有限,如2013年资助数量分别为2 项和0 项,2014年略有增长,分别为3 项和2 项(图2),由此可见曾资助的重点项目的数量与食品工业发展的现状和食品科学基础研究的规模不相协调。与其他学科比较分析,食品科学体系建设还不够完善,许多基础研究仍比较肤浅,缺乏围绕相对统一的关键科学问题开展系统和持之以恒的深入研究,针对大的基础科学问题开展的联合研究较少。如食品营养学虽然在某些领域已经达到或者接近国际先进水平,但是总体水平不高,基金申请项目获得同行专家的认同度和资助率均较低,而且从申请项目的研究内容来分析,研究多集中在食品中生物活性物质的提取和简单的活性分析阶段,大部分研究还处于跟踪国外研究的阶段,缺乏必要的学术思想创新性和研究深度 [9-10]。再如食品检验科学中许多研究仅仅停留在检测技术的应用研发上,而且时常出现同一种技术在不同对象上的重复比较应用,同样缺乏系统性和研究深度,与食品科学基础研究的要求不符。

图2 近年来国家和浙江省自然科学基金委员会食品科学基础研究资助重点项目统计
Fig.2 Approved key program projects of basic research in food science funded by National and Zhejiang Provincial Natural Science Foundations of China over the last three years

高素质、高能力的科研队伍是开展技术创新、产业提升的基本保障和重要基础,食品科学也不例外 [11]。目前我国在食品科学领域的人才队伍建设虽已经初具规模,从事食品科技研究的人数达到了5万余人,但是优秀学术带头人和学术骨干力量仍很薄弱,缺乏大师级和国际高知名度的科学家以及引领国际前沿的高素质研究创新团队,尤其是从事食品科学基础研究的人才更加匮乏,各个层次的人才队伍现状与食品科学的重要性和食品工业目前的地位极不相称。此外,面对日益增强的全球经济和科技一体化趋势,我国食品科学的国际影响力和学术地位虽然得到了一定的提升,但是食品科学领域的学者与国际组织和国外大学相关同行的交流还不够,仍缺少在国际舞台的竞争力。

3 食品科学的发展趋势

作为一门交叉学科,食品科学融合了生物学、化学、物理学、营养学、微生物学、农学等学科的理论和方法,研究包括了从食品原料的生产、处理、加工、运输到销售和最终消费等各个方面,这也符合作为覆盖从农田到餐桌全产业链的食品工业产业的特点 [12]。根据国家自然科学基金委员会对于食品科学学科最早的申请代码设置,食品科学基础研究包括食品科学基础、食品加工学基础和食品加工技术,分别对应于申请代码C2001、C2002和C2003 [13]。随着国际科技发展及各学科交叉融合,食品科学体系逐渐完善,结构划分越来越细致,我国食品科学基础研究目前也逐渐形成了食品原料学、食品生物化学、食品发酵与酿造学、食品营养学、食品加工学、食品贮运保鲜学和食品安全学等分支方向,分别对应于国家自然科学基金项目相应的申请代码(C2001~C2007)。展望今后相当长一段时期,食品科学基础研究仍将继续呈现持续快速的增长态势。

剖析国际食品科学的发展趋势,概括起来有五个方面:一是研究更加趋向于多种基础学科和新兴技术的交叉融合,如食品原料改善与加工过程中现代纳米技术、生物技术、数学与计算机技术以及材料科学等的引入 [14-17]。以纳米技术在食品中的应用与基础研究为例,涉及纳米包装材料、纳米食品加工以及纳米检测技术等诸多方面,每一个方向结合自身的特点,通过机制探究和共性关键科学问题的研究,不断提升纳米技术和食品科学的交融,以基础研究促进实践应用的发展,取得了较好的成绩 [18-20]。二是食品安全对社会经济发展的影响不断扩大,消费者对食品安全问题也日益关注,相关研究已经成为全球的共识,涉及风险评估、安全检测与评价、过程控制、溯源预警以及各自的相应支撑理论研究 [21-22]。以风险评估为例,作为一种对科学信息及其不确定信息进行组织和系统研究的一种方法,用以回答有关健康因素危险性的具体问题,这也是既食品链中广泛引入食品卫生质量管理体系与管理制度和在食品企业推广应用危害分析与关键控制点质量保证体系后的第三次食品安全管理高潮,通过对危害识别、危害特性描述、暴露评估以及风险特征描述等的相关理论和方法研究,为食品安全监督和预警体系建立奠定必要的基础 [23]。三是食品组分之间结构功能与互作特性的深入整体研究成为食品全产业链中的重要内容,这有助于深入探究蛋白质、脂肪等单一物质在食品这样一个复杂体系内的变化,从而为相应的控制方法和理论提供基础支撑 [24-25]。以蛋白质为例,传统的研究关注于蛋白质自身的结构特性解析和功能分析研究,但是众所周知,蛋白质进入消化道,通过微生物和酶的作用转变为其他物质,涉及到蛋白质与其他物质之间的复杂互作,这一方向的深入探究对于了解和探究消化与吸收的代谢机制,进一步充实和完善营养生物学理论以确保人类健康具有重要的意义。四是食品原料特性的研究及其贮藏保鲜理论的丰富逐渐成为食品科学基础的热点,从食品原料本身的表观品质变化研究转化为品质的形成机制解析,减少食品损耗。发达国家非常重视农产品保鲜加工业,70%农业总投资用于农产品采后保鲜与贮藏,以保证农产品附加值的实现和资源的充分利用 [26-27]。据统计,我国目前由于贮藏保鲜过程引起的食物损失比例平均约为20%,如何通过理论支撑开发新的手段和技术,减少这部分食物的浪费同样具有重要现实意义。五是借助于细胞和小鼠、大鼠、斑马鱼等动物模型,包括功能食品、强化食品、保健食品等在内的食品营养学基础研究已成为食品科学的重要分支,旨在提高人们的健康水平 [28-29]。以生物活性物质和营养素为例,随着技术和方法的进步,已经深入到分子营养学水平,研究这些物质对基因和蛋白质表达的调控作用及调控机制,研究这些物质与基因、蛋白质等大分子之间的互作以及与机体自身营养代谢的关系,最终通过基础理论和应用基础理论研究的突破促进该领域和方向的发展 [30]

立足国家和食品工业产业对食品科学的重大战略需求,结合国际食品科学的发展趋势和我国目前研究现状,优先支持具有重大科学意义和价值的基础研究,充分利用现有的已取得的理论和技术成就,融合生物技术、纳米技术、信息学和工程学等,逐渐形成可以为食品全产业链提供科学基础的食品科学体系,促进食品工业整体科技水平进入世界前列。从自然科学基金的角度出发,食品科学在科学研究方法和思想上需要进一步加强学科交叉、需要妥善处理国际前沿趋势与本土需求特色、需要科学对待研究热点和冷门,今后将重点围绕食品加工过程中的生物学基础,贮藏与保鲜相关机制以及食品加工过程中有害物质的产生、迁移及其控制等开展相关基础研究,优先发展的基础研究方向和趋势建议主要包括食品加工过程中组分结构变化及相互作用的分子机制研究;食品贮运中的品质生物学及对外源因子的应答机制研究;动物源性食品的保鲜(保活)生理生化机制研究;食品组分变化机制及其对食品安全性和人体健康的影响规律研究;食品组分变化调控策略及食品加工全程优化与控制技术研究;食品组分分离相关基础研究及食品功能分析;食品的品质形成与调控机制研究以及食品及其加工过程中污染物检测技术和其毒害机制相关基础研究等。此外,针对食品、营养与健康之间的关系、食品包装的潜在安全性问题及其依托基础理论开展交叉研究,促进学科之间的交叉和优势互补。

食品科学在世界上特别是美国、加拿大、日本等发达国家整个学科门类中占据着较高的学术地位,也是国民经济的重要组成部分,同样,发展食品科学对我国食品全产业链体系构建及价值链提升具有重要的意义。当然,食品科学的发展是一项系统工程,特别是所依托的我国食品工业产业目前仍面临着复杂多变的战略环境,未来食品科学将有着新的更大挑战,但同时也具有更大的发展机遇。这就要求我们在国家和各省市自然科学基金的资助下,主动推进食品科学自身的纵深拓展,积极协调食品科学发展前沿与社会经济发展需求之间的问题,努力避免食品科学基础研究带给人们的“无关键基础问题”和“无重大科学问题”等感觉,最终实现我国食品科学基础研究体系的全面快速发展。

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Present Situation and Future Development of Basic Research in Food Science from the View of Natural Science Funding

LI Zhilan
(Zhejiang Provincial Natural Science Foundation of China, Hangzhou 310012, China)

Abstract:The Natural Science Foundation has been the important funding source for basic science studies in China. With increases in the amount of funding awarded and the number of funded projects, the National and Provincial Natural Science Foundations of China play increasingly important roles in the basic research in food science. The rapid development of the food industry has emphasized the important strategic significance of promoting the sustained growth of our national economy. It has been proved that the progress in food science is the technical guarantee to upgrade the food industry. In view of this, the applications and approved projects in food science are discussed based on the national and Zhejiang provincial statistical data in the last three years. The main approval fields and current situations of basic research in food science are also presented in the present review. In addition, the corresponding future research areas are discussed deeply with respect to the present main problems and the international development trends in the field of food science. This article can provide necessary

references:for researcher project applicants and peer-review experts.

Key words:food; foundation; food science; project application; project approval

中图分类号:TS20

文献标志码:A

文章编号:1002-6630(2015)03-0285-04

doi:10.7506/spkx1002-6630-201503053

收稿日期:2014-12-17

作者简介:李志兰(1978—),女,副研究员,博士,研究方向为科技管理。E-mail:zhilanli@zjinfo.gov.cn