左鋒（左一）與團(tuán)隊(duì)在工作中。
□文/攝 本報(bào)記者 蔣平
保障糧食安全，要在增產(chǎn)和減損兩端同時(shí)發(fā)力。作為農(nóng)業(yè)大省，如何耕好節(jié)糧減損“無(wú)形良田”，用科技守護(hù)每一顆糧、節(jié)約每一粒米，成為我省提升糧食產(chǎn)能，筑牢大國(guó)糧倉(cāng)的一個(gè)現(xiàn)實(shí)課題。近日，記者走進(jìn)黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)糧食副產(chǎn)物加工與利用教育部工程研究中心，探訪其助力龍江扎牢“糧袋子”的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目——科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)“基于糧食副產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)健康食品開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”。
潛心鉆研補(bǔ)齊品質(zhì)短板
“稻米在經(jīng)過(guò)脫殼處理后，再進(jìn)一步加工，才能成為精米，這一過(guò)程中剝離的表層物質(zhì)就是米糠。”黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)糧食副產(chǎn)物加工與利用教育部工程研究中心副主任左鋒說(shuō)，米糠中含有蛋白質(zhì)、脂肪、糖分、水分以及大量的維生素、植物醇、膳食纖維、氨基酸、礦物質(zhì)等，營(yíng)養(yǎng)十分豐富。但是由于米糠中含有脂肪氧化酶和過(guò)氧化酶這兩種關(guān)鍵物質(zhì)，極易酸敗變質(zhì)，不易儲(chǔ)存。
“想要充分挖掘米糠的綜合利用潛力，需要先解決米糠穩(wěn)定性的問(wèn)題，抑制住這兩種酶，因此問(wèn)題的關(guān)鍵是研究出這兩種酶的鈍化機(jī)理?！弊箐h表示，團(tuán)隊(duì)通過(guò)建立新鮮米糠與穩(wěn)定化米糠中脂肪水解酶的酶解動(dòng)力學(xué)米氏方程，從理論層面深度分析了酶活鈍化機(jī)制。同時(shí)，利用DSC和紅外光譜分析等手段，從分子結(jié)構(gòu)層面揭示了脂肪水解酶分子鈍化的機(jī)理，通過(guò)X-射線衍射、紅外光譜分析和DSC測(cè)定等手段，揭示了米谷蛋白——淀粉分子的結(jié)構(gòu)演化規(guī)律。
左鋒與團(tuán)隊(duì)通過(guò)米糠穩(wěn)定化處理及系列米糠營(yíng)養(yǎng)健康食品加工關(guān)鍵技術(shù)，集成運(yùn)用多種加工技術(shù)，協(xié)同系統(tǒng)解決了米糠易氧化酸敗和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)提取率較低、純化富集困難的瓶頸問(wèn)題，開(kāi)發(fā)得到穩(wěn)定化全脂米糠、脫脂米糠、米糠多糖等新產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)米糠功能性組分產(chǎn)品富集創(chuàng)制和梯次化利用。“我們利用微波、擠壓技術(shù)、生物酶解技術(shù)突破了全脂米糠在線低溫穩(wěn)定化加工關(guān)鍵技術(shù)瓶頸?！弊箐h告訴記者，在室溫環(huán)境下，與非實(shí)驗(yàn)條件下未經(jīng)任何手段處理的全脂米糠對(duì)比，米糠儲(chǔ)藏期從一個(gè)月延長(zhǎng)至一年，并且最大限度保留了營(yíng)養(yǎng)成分，淀粉糊化度達(dá)96%以上。
關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)高值利用
“大豆在加工制作豆油的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生豆粕，其中含有將近一半的蛋白，過(guò)去主要用于飼料生產(chǎn)加工，沒(méi)有充分延伸產(chǎn)業(yè)鏈。那么如何促進(jìn)豆粕等副產(chǎn)物綜合加工利用，延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈、提升價(jià)值鏈，把每一顆大豆‘吃干榨凈’的同時(shí)為其‘鍍金’？這是我們?cè)诩Z食副產(chǎn)物高值化利用及營(yíng)養(yǎng)健康食品加工關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)過(guò)程中需要思考的問(wèn)題。”左鋒介紹。經(jīng)過(guò)為期三年多的探索實(shí)踐，左鋒與團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)豆粕蛋白與柑橘果膠疏水相互作用，可以構(gòu)建一種新型的脂肪替代品，從而解決高速剪切出現(xiàn)的重聚集問(wèn)題?！案涕俟z是一種多糖，在這之前我們還嘗試過(guò)10余種不同的糖，但最終鎖定了柑橘果膠?！弊箐h說(shuō)。
此外，團(tuán)隊(duì)集成運(yùn)用微波、低溫?cái)D壓、定向酶解等技術(shù)，解決了米糠、碎米加工存在的食用品質(zhì)差、梯次化富集應(yīng)用困難的瓶頸問(wèn)題；運(yùn)用微壓高溫煮漿、超聲輔助、酶解-吸附協(xié)同處理等技術(shù)，解決了脫脂豆粕、豆渣制漿品質(zhì)差、食品化應(yīng)用難度大的技術(shù)難題；采用膜分離及模擬移動(dòng)床分離等技術(shù)，突破了玉米加工副產(chǎn)物高值化應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)；研究創(chuàng)制了以糧食副產(chǎn)物為主料的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化食品、特殊人群食品和高值化健康食品配料，滿足消費(fèi)者差異化、功能化食品需求。
研發(fā)設(shè)備夯實(shí)硬件支撐
“在玉米芯生產(chǎn)木糖的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的木糖母液，其中含有55%的木糖和20%的阿拉伯糖，過(guò)去由于缺乏高效的分離技術(shù)，我國(guó)木糖母液中的木糖和阿拉伯糖沒(méi)有被分離出來(lái)，而是直接用于制備焦糖色素、飼料酵母等低級(jí)產(chǎn)品，造成了資源浪費(fèi)?！卑艘晦r(nóng)墾大學(xué)糧食副產(chǎn)物加工與利用教育部工程研究中心副研究員李良玉表示，針對(duì)這一問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)以木糖母液為原料，采用國(guó)際先進(jìn)的順序式模擬移動(dòng)床色譜技術(shù)（SSMB），最大程度回收了木糖母液中的木糖和阿拉伯糖?！斑^(guò)去行業(yè)里普遍使用的是模擬移動(dòng)床色譜（SMB），而我們是順序式模擬移動(dòng)床色譜技術(shù)（SSMB）。雖然只差了一個(gè)‘S’,但節(jié)本增效可不是差了一星半點(diǎn)?！?李良玉給記者算了一筆賬，SSMB裝置減少了30%-50%的運(yùn)行成本，降低了10%-20%的溶劑用量，在保證高純度的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了高分離、高收率、高效率、低成本、高穩(wěn)定。
記者看到，該團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的這套SSMB設(shè)備主要分為色譜柱系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)這三部分。作為整套裝置的主體設(shè)備，色譜柱系統(tǒng)告別了原來(lái)SMB系統(tǒng)的12柱、20柱模式，而是改為了4柱、6柱?！吧V柱系統(tǒng)70%的造價(jià)來(lái)自于上下的分布器、電磁閥以及流體泵，每一個(gè)色譜柱都需要配備這些，因此減少色譜柱的數(shù)量能夠大幅降低成本。”李良玉說(shuō)。
此外，針對(duì)玉米芯生產(chǎn)木糖的副產(chǎn)物——木糖母液分離過(guò)程中自動(dòng)化程度低導(dǎo)致的生產(chǎn)運(yùn)行不穩(wěn)定、成本高和產(chǎn)品品質(zhì)差等問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)幫助鶴崗市經(jīng)緯糖醇有限公司對(duì)生產(chǎn)的關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行了自動(dòng)化改造?！拔覀儾捎米灾餮邪l(fā)的PLC控制系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)出口方式、自動(dòng)化閥門和流體泵等進(jìn)行了升級(jí)改造。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)車間液料儲(chǔ)罐液位的可視化、蒸汽自動(dòng)調(diào)節(jié)以及泵開(kāi)關(guān)的自動(dòng)化控制。突破了木糖母液三組分難以高效分離利用的行業(yè)技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。”李良玉自豪地告訴記者，整套設(shè)備可日處理木糖母液10立方米，年處理木糖母液3000立方米，降低生產(chǎn)能耗20%。同時(shí)顯著提高產(chǎn)品純度，木糖和阿拉伯糖的純度分別由70%提升至80%、75%提升至85%。李良玉說(shuō)，與鶴崗市經(jīng)緯糖醇有限公司合作的這個(gè)項(xiàng)目目前已形成了自動(dòng)化、智能化的木糖生產(chǎn)新工藝，顯著提高了生產(chǎn)的穩(wěn)定性及效率，大幅提升了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
據(jù)悉，“基于糧食副產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)健康食品開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”項(xiàng)目，目前實(shí)現(xiàn)了稻米、大豆和玉米加工副產(chǎn)物高值化利用及營(yíng)養(yǎng)健康食品的生產(chǎn)示范，解決了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用瓶頸問(wèn)題。推廣過(guò)程中取得了8項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)性成果，部分重要成果處于國(guó)際先進(jìn)水平，在多家企業(yè)推廣應(yīng)用，其中大慶市美食樂(lè)食品有限責(zé)任公司、鶴崗經(jīng)緯糖醇有限公司等6家企業(yè)近3年新增利潤(rùn)15290.68萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著；加快了綠色高效、節(jié)能低碳的農(nóng)產(chǎn)品精深加工技術(shù)升級(jí)與集成應(yīng)用，生態(tài)效益顯著。