王強在指導現場實驗。中國農科院加工所供圖
花生是人們在日常生活中經常食用且頗為喜愛的食物之一。炒花生、煮花生,或是花生糖果都很受歡迎,而花生油也是家庭餐桌上的常用食用油。
然而,我國是世界上的花生大國,卻不是花生強國。整個花生加工產業還面臨著不少難題。中國農業科學院農產品加工研究所副所長、研究員王強帶領科研團隊進行了花生加工產業與科技發展的探索,著力解決三大難題,取得了不俗的成績,榮獲2014年國家技術發明二等獎,在國際上也贏得認可和高度評價。
缺少精深加工 大而不強
中國是世界上花生生產的第一大國。據FAO統計數字表明,2013年我國花生總產量1691萬噸,占世界總產量的37.4%。我國既是世界上最大的花生油生產國,又是最大的花生油消費國。我國1691萬噸花生中用來榨油的占到一半,花生油消費量占世界總消費量的49.4%。同時還是花生品種資源大國,品種資源有7490份,主栽品種有300多個。花生種植效益和產油率優勢也很明顯。
“花生具有明顯的出口創匯優勢,在所有油料物品當中只有花生是出口,其他都是進口。在歐盟國家,如果大家吃5粒花生的話,其中1粒就是中國的花生。”5月25日,王強在中國農業科學院的農科講壇上講述了中國花生加工產業與科技發展的現狀。
同時,中國花生加工產業規模也居世界之首。據不完全統計,我國花生加工企業大概有3萬家,整個花生加工業產值約為1204億元。
“花生盡管是個小花生,但是個大產業。它影響了農民種植,帶動了地方致富,關系到飼料,關系到油質,關系到食品。”中國糧油控股有限公司總工程師張建華表示,“花生中國儲量第一,但多數是帶殼花生,沒有把后面的精深加工和增值利用挖掘出來。”
王強認為,花生加工產業存在三大問題:一是缺少加工專用品種及品質評價方法研究,二是制油工藝和裝備落后,三是加工副產物綜合利用率與附加值低。
花生品種資源雖多,但我國既缺少原料品種加工特性研究,也沒有建立加工專用品種的適宜性評價指標體系和評價方法。“比如哪些品種適合做油,哪些品種適合做蛋白,不清楚。”王強指出,“而且整個品種和加工制品品質分析過程當中缺少一些快速、無損的檢測技術方法。”
目前花生榨油90%是高溫壓榨,特點是營養損失比較重,蛋白變性也重,長期攝入會影響健康。低溫壓榨雖品質好,蛋白變性輕,但殘油較高,最關鍵的加工設備容易返料、滑膛,出油率較低。王強算了一筆賬,每年花生油的損失大概是29.7萬噸,相當于280萬畝的花生產量,“非常可惜”。他表示,“從這方面考慮,原有花生的加工工藝和裝備亟待革新。”
花生榨油之后的餅粕主要成分是蛋白質。但目前,我國有關蛋白質的修飾改性技術、花生短肽制備技術并沒有破題。王強說,現在主要是做飼料,而如果深加工后,價格會呈幾十倍的增長。
技術破題 給花生好前景
王強帶領的科研團隊從2000年開始關注花生。通過一系列調研,他們發現花生產業存在上述難題。十幾年來,王強團隊的總體思路就是,針對花生加工產業三大問題重點突破,真正實現推動產業升級,提升營養健康,保證糧油安全的重大戰略需求。
目前,國內只有王強的團隊在進行花生加工特性和品質評價方面的系統研究。他們的技術路線是建立快速檢測方法,分析原料特性及制品品質間差異,利用構建的模型預測原料適宜性,篩選適宜加工的專用品質建立數據庫。
其中,花生原料特性與蛋白質、花生油、花生醬等制品品質關系有理論模型和實際應用模型兩種。這是因為理論模型雖好,但指標太多,企業反映不適用,科研團隊又從企業應用的角度進一步簡化凝練模型。
“花生品種到底適合不適合蛋白加工,只需經過4個指標就可以檢測,還可以用近紅外方法,到數據庫查詢。不管品種來自天南海北,還是來自國內國外,套用這個公式判斷就完全可以。”王強介紹。
他帶領團隊把我國的花生品種按照加工要求分成四大類:油用品種、蛋白用品種、休閑食品用品種和醬用品種。“示范企業全部使用篩選出來的制油專用品種,每年可以增加利潤6000多萬元,經濟效益是非常顯著的。”王強說道。
針對第二大問題,王強團隊建立了低溫壓榨制油工藝技術,創建了低殘油、低變性花生蛋白粉制備技術,創新設計了雙螺旋桿榨油機核心部件,發明了亞臨界流體萃取裝備,建立了低溫壓榨花生油與低變性蛋白粉聯產生產線。技術成果在山東、河南4家企業轉化應用,新增銷售收入144.7億元,新增利潤7.4億元,新增稅收1.9億元。
對這些創新性工作,張建華評價道:“王強帶領科研團隊十年磨一劍,充分挖掘花生潛力,給花生蛋白、花生油質一個光明的前途。”
副產物也要變“深”
針對花生加工副產物綜合利用率與附加值低的問題,王強帶領科研團隊攻關餅粕蛋白高值化利用關鍵技術。
餅粕利用其中一個內容是制備花生濃縮蛋白,一般采用堿溶酸沉的方法,但是它污染環境;花生蛋白組分分離,多采用飽和硫酸銨的方法,但它只能在實驗室用,不能產業化生產。另外,功能性花生短肽制備技術和花生蛋白膜制備技術都缺乏。
科研團隊發明了花生伴球蛋白與濃縮蛋白制備和改性技術,首次實現伴球蛋白、凝膠型濃縮蛋白在肉制品中的應用,大大提高餅粕綜合利用率和附加值,而且建立了伴球蛋白與凝膠型濃縮蛋白生產線,在企業進行了示范和推廣,填補了國內空白。
“根據球蛋白、伴球蛋白的特性,把它一分為二。球蛋白溶解性好,去做飲料;伴球蛋白凝膠性好,用到火腿腸中。我們創建了冷沉法伴球蛋白制備技術,而且實現了產業化。”王強介紹。山東、河南2家企業目前利用花生伴球蛋白生產香腸16000噸。
功能性短肽研究在國際上比較熱,但是國內外主要關注大豆肽。“2007年,我們團隊首次研究花生短肽。下一步還想對其進行修飾改性,進一步提升短肽的功能活性,為將來把短肽由保健食品做成藥品發揮重要的作用。”王強團隊已經創建了功能性花生短肽產業化制備技術,建立了短肽精制分級技術,明確了花生短肽為什么有降血壓的活性,并揭示了其作用機理。。
王強團隊還建立了花生蛋白膜的制備技術,明確糖基化蛋白膜的形成機理,實現了方便面調料包中的應用;建立了高溫壓榨花生粕的黃曲霉毒素去除技術,經過發酵工藝和去毒劑共同作用,將黃曲霉毒素控制在安全限量以內。
王強表示,花生精深加工與綜合利用,主要是按照節能減排和技術突破,針對低溫壓榨花生油、休閑食品、花生醬建立精深加工技術體系,同時加工過程當中要對副產物中的蛋白資源、脂類資源、多糖資源進行深入的研究,開發一些具有市場開發前景的產品。