适度加工+梯次利用 让谷物更健康更“值钱” 

2023-08-23 06:00:00 中国食品报

本报记者 高 娜

  谷物加工科技创新是推动国家粮食安全、人民营养健康和农业高质量发展的重要引擎。为加强谷物科技国际合作与交流,推动谷物科学与技术学科发展,日前,由中国农业科学院农产品加工研究所主办的2023年谷物科学与技术国际研讨会在京召开,针对谷物精准调控,适度加工及梯次利用中的共性理论、关键技术以及产业发展趋势展开探讨,共同破解谷物加工发展的“卡脖子”问题。

全谷物助力节粮减损提供更多健康选择

  谷物作为全球最重要的粮食来源之一,对于全球粮食安全具有非常重要的意义。粮食安全是全球共同面临的重要挑战之一,党的二十大报告提出,全方位夯实粮食安全的根基,牢牢守住18亿亩耕地的红线,确保中国人的饭碗牢牢端在自己手中。

  当前,我国三大主粮全产业链浪费和损失相对严重。其中收获、储藏、加工和消费环节的损失率较高,相关数据显示,我国每年浪费粮食高达700亿斤,损耗率达到5%。保障粮食安全最关键的是科技赋能这个强引擎,从长远和根本上来讲,科技进步是解决粮食问题的根本出路。中国农业科学院农产品加工研究所所长王凤忠介绍说,研究所高度重视加工与粮食减损方向的学科建设,致力于农产品加工科学与技术的研究和创新。提高农产品加工业的品质和效益,促进农产品减损保护和农业的可持续发展,攻关了小型烘干设备,助力中小农户和新型农业经营主体储粮。加工是减损的重要环节,若实现全产业链条减损可再造“粮食千亿斤增产行动”,通过开展科技创新、农机推广、全民节粮减损行动等相关行动,到2035年可使粮食收获、储藏、加工和消费环节的损失率分别减少1—3个百分点,分别可减损159亿斤、446亿斤、260斤、213亿斤,共实现粮食减损1078亿斤。

  近年来,我国慢病发生率不断上升,并且呈年轻化趋势。研究表明,很多慢病都和“吃”有关,不合理的膳食会导致诸多健康问题。随着大众健康意识提升,健康饮食成为趋势,低GI食品、全谷物食品和植物基食品为消费者提供了更多健康选择,市场需求不断增加。

  精细化加工的精米白面只保留了天然谷物籽粒的淀粉质胚乳,去除了外层的麸皮和胚芽部分。但是种皮与胚芽中的营养物质非常丰富,包括膳食纤维、B族维生素、各种矿物元素等微量营养素以及很多的生物活性成分。在精米白面的加工过程中,这些营养与活性物质60%—90%都会损失。国家粮食与物资储备局研究员谭斌指出,以稻米加工为例,其中稻壳是不可食部分,占21%左右;可食的部分如麸皮和胚芽,占到9%左右,精米(淀粉)占70%。我国稻谷现在的平均整精米率是65%。如果只食用精米,就意味着9%的可食麸皮和胚芽都损失掉了。因此,发展全谷物饮食对于减少粮食资源的浪费、降低慢病风险非常重要,是科研工作者当下面临的挑战。

  中国农业大学食品科学与营养工程学院教授沈群分享了其团队课题组做的小米降糖分子机制。通过对小米馒头、3∶1小米饼(普通粉、挤压粉)、小米饼(普通粉)、小米饭、小米粥5种食材进行实验,团队首先发现进食小米粥后,血糖峰值最高,持续时间最长,说明小米粥对血糖的刺激最大,血糖生成指数最高,小米饭与之相反。进一步发现进食小米饭后对胰岛β-细胞的刺激较小,即维持血糖稳定所需的胰岛素较少。团队对糖调节受损人群进行干预实验,让其每日摄入50克小米制作的食物6—12周。由血糖等数据可知,每日摄入50克小米制作的食物6—12周可表现出降糖功效。沈群解释,小米膳食可能通过提高瘦素水平,控制食欲来降低血糖,并通过减轻机体炎症状态来增强胰岛素功能,从而发挥降血糖功效。她表示,小米膳食能在一定程度上进一步改善糖耐量减低患者的肾功能,小米膳食干预能够显著改善受试者的肠道微生物组成及相对丰度。

  在食品加工过程中,酚类化合物可以与淀粉形成复合物,多酚的体内释放有助于调控食物的血糖生成指数。明确淀粉-多酚互作的影响因素、复合物调控多酚在胃肠道中的释放和生物可利用度,对于开发多酚与淀粉共存体系的营养型产品及工业化生产具有重要意义。中国农业科学院农产品加工研究所副研究员李明指出,淀粉-多酚复合物的形成受淀粉、多酚结构,食品加工方式和加工条件影响。团队提取物理场中的典型参数,如加工时间和温度、微波强度、超声强度、体系溶剂、pH值等,提出了包含物或非包含物的互作动力学假设。其中,直链淀粉和简单多酚在加工过程中更容易形成V型包含物。除此之外,淀粉-多酚复合物的结构还影响多酚在胃肠道中可控的释放。V型包含物越多,越有利于延缓多酚在消化过程中的释放,抑制多酚在胃环境中的降解,促进其在肠道中的生物利用,进而通过抑制关键消化酶和葡萄糖的转运以调控血糖响应。

创新工艺提升谷物产品附加值

  谷物是我国最大宗的农产品,谷物加工业是农产品加工业的基础产业,是食品工业的支柱产业。我国谷物加工的科技水平接近国际先进水平,部分领域达到了国际先进水平。近年来,新产品、新技术不断涌现,一批行业标准随之出台,取得了不俗的经济效益和社会效益。

  随着加工精细化程度的不断提高,谷物副产物的产量也越来越多,因此谷物副产物加工利用是一个非常重要的研究方面。江苏大学教授马海乐指出,谷物副产物的物理预处理方面,谷物副产物经挤压膨化、微波和催化时,红外处理技术及设备可以钝化副产物中的脂肪氧化酶、对原料杀菌杀虫,延长保质期。团队在燃气催化式红外加热设备研究上取得一定进展,该设备应用了以燃气为热源的催化式红外技术,具有高效、洁净、低价的优点。2016年,团队研制出我国第一台燃气催化式红外发射器,表面温度、功率密度、发热均匀等核心指标达到欧美产品水平。2022年,团队主导起草了催化式红外设备行业标准《JB/T 14374-2022食品机械 催化式红外加热设备》。

  如何提取谷物副产物中含有的胚芽油、膳食纤维、阿魏酸等活性成分?马海乐指出,可利用超声波、超临界等物理场提取新技术及设备。以米渣蛋白为例,使用超声波处理设备后,蛋白提取率提高了2.4倍;大米蛋白限制性氨基酸和蛋氨酸的含量分别比未经超声波处理的增加了14.88%和15.58%。关于谷物副产物的物理改性方面,马海乐表示,利用超声辅助酶解、梯度稀释补料酶解-膜分离耦合反应、超声(磁场)辅助发酵、加工过程关键参数原位检测智能控制、挤压膨化或者爆破改性等新技术,可把谷物副产物中的蛋白、膳食纤维等大分子物质转化成高附加值的活性肽、高利用度的水溶膳食纤维等产品。

  新的发展形势下,食品工业化提高,产品趋向多样化,消费水平、模式不断变化,消费者需求不断提高,面制品行业面临新的转型升级。面制品企业如何控制质量,河南工业大学粮油食品学院副院长关二旗指出,质量精准调控是关键,面粉加工需要注意以下几个环节。首先是原粮。控制原粮品质要建立企业内控小麦原粮指标,不要仅仅基于现有的常见指标,特定产品的内控指标筛选很重要。其次是研磨。“电子粉师”是一种小麦智慧制粉系统,可以提高面粉的食品加工适应性,既适应面制品的品质要求,又适应不同的制作要求,达到加工过程质量控制要求。最后是面粉的后处理。小麦籽粒蛋白质有着梯度分布,小麦制粉工艺会对蛋白质产生不同变化。关二旗强调,面粉加工企业要注重从数量发展向质量发展转变;积极把握市场(消费端)需求,重视科技创新;建立内控及面粉质量评价体系,根据自身状况选取适合的品质指标。

  面条是我国的传统食品之一,以其制作简单、食用方便深受消费者青睐。中国农业科学院农产品加工研究所副研究员张影全表示,改变高分子量谷蛋白亚基(HMW-GS)组成是蛋白质品质改良的主要方法之一。研究HMW-GS与面条感官质量特性之间的关系,明确显著影响面条感官质量的HMW-GS及其组合,对分子设计育种、面条小麦品种选育、面条加工企业原粮选择具有重要指导意义。

  针对面筋蛋白与面制品加工质量之间的关系,中国农业科学院农产品加工研究所教授魏益民指出,面筋蛋白赋予了小麦面团独特的流变学特性和食品制作功能,从而孕育出众多的面制品。研究表明,除面筋决定面团特性和面包制作质量外,不应忽视籽粒其他成分的作用,某些成分既有某种作用,又和面筋网络互作而发挥作用。以馒头为例,馒头质量受蛋白质和部分淀粉特性的影响,与蛋白质含量、面筋指数、沉淀值、稳定时间、最大拉伸阻力,以及峰值黏度、低谷黏度、最终黏度等指标存在显著关系。评价馒头粉质量的主要指标包括面筋指数、粉质仪软化度、拉伸仪拉伸面积、吹泡仪的面团延展性等。

 

  《中国食品报》(2023年08月23日04版)

  (责编:高 娜)

 

 

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