左鋒（左一）與團隊在工作中。
□文/攝 本報記者 蔣平
保障糧食安全，要在增產(chǎn)和減損兩端同時發(fā)力。作為農(nóng)業(yè)大省，如何耕好節(jié)糧減損“無形良田”，用科技守護每一顆糧、節(jié)約每一粒米，成為我省提升糧食產(chǎn)能，筑牢大國糧倉的一個現(xiàn)實課題。近日，記者走進黑龍江八一農(nóng)墾大學糧食副產(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”的獲獎項目——科學技術(shù)進步獎二等獎“基于糧食副產(chǎn)物的營養(yǎng)健康食品開發(fā)關鍵技術(shù)與應用”。
潛心鉆研補齊品質(zhì)短板
“稻米在經(jīng)過脫殼處理后，再進一步加工，才能成為精米，這一過程中剝離的表層物質(zhì)就是米糠?！焙邶埥艘晦r(nóng)墾大學糧食副產(chǎn)物加工與利用教育部工程研究中心副主任左鋒說，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，營養(yǎng)十分豐富。但是由于米糠中含有脂肪氧化酶和過氧化酶這兩種關鍵物質(zhì)，極易酸敗變質(zhì)，不易儲存。
“想要充分挖掘米糠的綜合利用潛力，需要先解決米糠穩(wěn)定性的問題，抑制住這兩種酶，因此問題的關鍵是研究出這兩種酶的鈍化機理。”左鋒表示，團隊通過建立新鮮米糠與穩(wěn)定化米糠中脂肪水解酶的酶解動力學米氏方程，從理論層面深度分析了酶活鈍化機制。同時，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理，通過X-射線衍射、紅外光譜分析和DSC測定等手段，揭示了米谷蛋白——淀粉分子的結(jié)構(gòu)演化規(guī)律。
左鋒與團隊通過米糠穩(wěn)定化處理及系列米糠營養(yǎng)健康食品加工關鍵技術(shù)，集成運用多種加工技術(shù)，協(xié)同系統(tǒng)解決了米糠易氧化酸敗和營養(yǎng)物質(zhì)提取率較低、純化富集困難的瓶頸問題，開發(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)定化加工關鍵技術(shù)瓶頸?！弊箐h告訴記者，在室溫環(huán)境下，與非實驗條件下未經(jīng)任何手段處理的全脂米糠對比，米糠儲藏期從一個月延長至一年，并且最大限度保留了營養(yǎng)成分，淀粉糊化度達96%以上。
關鍵技術(shù)實現(xiàn)高值利用
“大豆在加工制作豆油的過程中會產(chǎn)生豆粕，其中含有將近一半的蛋白，過去主要用于飼料生產(chǎn)加工，沒有充分延伸產(chǎn)業(yè)鏈。那么如何促進豆粕等副產(chǎn)物綜合加工利用，延長產(chǎn)業(yè)鏈、提升價值鏈，把每一顆大豆‘吃干榨凈’的同時為其‘鍍金’？這是我們在糧食副產(chǎn)物高值化利用及營養(yǎng)健康食品加工關鍵技術(shù)開發(fā)過程中需要思考的問題?！弊箐h介紹。經(jīng)過為期三年多的探索實踐，左鋒與團隊發(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)的重聚集問題?！案涕俟z是一種多糖，在這之前我們還嘗試過10余種不同的糖，但最終鎖定了柑橘果膠?！弊箐h說。
此外，團隊集成運用微波、低溫擠壓、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、梯次化富集應用困難的瓶頸問題；運用微壓高溫煮漿、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、食品化應用難度大的技術(shù)難題；采用膜分離及模擬移動床分離等技術(shù)，突破了玉米加工副產(chǎn)物高值化應用關鍵技術(shù)；研究創(chuàng)制了以糧食副產(chǎn)物為主料的營養(yǎng)強化食品、特殊人群食品和高值化健康食品配料，滿足消費者差異化、功能化食品需求。
研發(fā)設備夯實硬件支撐
“在玉米芯生產(chǎn)木糖的過程中，會產(chǎn)生大量的木糖母液，其中含有55%的木糖和20%的阿拉伯糖，過去由于缺乏高效的分離技術(shù)，我國木糖母液中的木糖和阿拉伯糖沒有被分離出來，而是直接用于制備焦糖色素、飼料酵母等低級產(chǎn)品，造成了資源浪費?！卑艘晦r(nóng)墾大學糧食副產(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，針對這一問題，團隊以木糖母液為原料，采用國際先進的順序式模擬移動床色譜技術(shù)（SSMB），最大程度回收了木糖母液中的木糖和阿拉伯糖?！斑^去行業(yè)里普遍使用的是模擬移動床色譜（SMB），而我們是順序式模擬移動床色譜技術(shù)（SSMB）。雖然只差了一個‘S’,但節(jié)本增效可不是差了一星半點?！?李良玉給記者算了一筆賬，SSMB裝置減少了30%-50%的運行成本，降低了10%-20%的溶劑用量，在保證高純度的基礎上，實現(xiàn)了高分離、高收率、高效率、低成本、高穩(wěn)定。
記者看到，該團隊自主研發(fā)的這套SSMB設備主要分為色譜柱系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)這三部分。作為整套裝置的主體設備，色譜柱系統(tǒng)告別了原來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%的造價來自于上下的分布器、電磁閥以及流體泵，每一個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。
此外，針對玉米芯生產(chǎn)木糖的副產(chǎn)物——木糖母液分離過程中自動化程度低導致的生產(chǎn)運行不穩(wěn)定、成本高和產(chǎn)品品質(zhì)差等問題，團隊幫助鶴崗市經(jīng)緯糖醇有限公司對生產(chǎn)的關鍵控制點進行了自動化改造?！拔覀儾捎米灾餮邪l(fā)的PLC控制系統(tǒng)，同時對出口方式、自動化閥門和流體泵等進行了升級改造。實現(xiàn)生產(chǎn)車間液料儲罐液位的可視化、蒸汽自動調(diào)節(jié)以及泵開關的自動化控制。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，實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)?！崩盍加褡院赖馗嬖V記者，整套設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，與鶴崗市經(jīng)緯糖醇有限公司合作的這個項目目前已形成了自動化、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)濟效益。
據(jù)悉，“基于糧食副產(chǎn)物的營養(yǎng)健康食品開發(fā)關鍵技術(shù)與應用”項目，目前實現(xiàn)了稻米、大豆和玉米加工副產(chǎn)物高值化利用及營養(yǎng)健康食品的生產(chǎn)示范，解決了產(chǎn)業(yè)化應用瓶頸問題。推廣過程中取得了8項獨創(chuàng)性成果，部分重要成果處于國際先進水平，在多家企業(yè)推廣應用，其中大慶市美食樂食品有限責任公司、鶴崗經(jīng)緯糖醇有限公司等6家企業(yè)近3年新增利潤15290.68萬元，經(jīng)濟社會效益顯著；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)升級與集成應用，生態(tài)效益顯著。