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[转载]粮食加工学科发展研究(3):发展趋势及展望

已有 1225 次阅读 2022-3-11 17:25 |个人分类:科研报告|系统分类:科研笔记|文章来源:转载

1、战略需求

1.1 稻谷加工学科战略需求

当前广大消费者非常注重稻谷的营养和功能,国家粮食局公布的《粮油加工业发展规划》中强调要积极推进农业现代化,到2020年,初步建成适应我国国情和粮情的现代粮食产业体系,更好地保障国家粮食安全。在未来五年,通过做优稻谷产业链、构建优质产品链、提升稻谷价值链,来满足市场需要;在对稻谷进行加工的过程中应当高效利用稻谷及其副产物的资源,并合理控制其加工精度。稻谷中60%以上的营养素都积聚在糠层和米胚中,所以在稻谷加工过程中应最大限度地将其保留来维护稻谷的营养价值。一方面防止过度加工造成的大米营养流失和资源浪费,另一方面避免有害杂质混入和超标而带来食用安全隐患。因此,通过绿色加工、高附加值制造技术以及质量安全控制等关键技术的结合来有效改变我国粮食的传统加工模式,对于保障粮食安全具有重大意义。


1.2 小麦加工学科战略需求

小麦加工学科研究发展趋势应主要针对我国小麦加工业的共性和关键问题,着力开展小麦资源深度开发与综合利用相关的基础理论研究以及关键技术研究与产业化。小麦加工学科以国家粮食战略工程和粮食核心区建设为核心,以小麦化学与加工转化、传统面制食品加工理论与应用、安全检测与控制技术为研究方向,以科学高效利用小麦资源、提高粮食产后生产加工效益和综合利用能力为目的,深入开展小麦加工转化理论、关键技术和具有战略性、前瞻性技术研发,以及国家小麦加工转化技术标准的制订;形成具有行业领先水平、结构合理的创新团队,构建长效的产学研合作机制,成为研究成果技术转化的有效渠道、产业技术自主创新的重要源头和提升企业创新能力的支撑平台。积极服务于国家和地方经济建设,不断推动我国小麦加工业的技术进步,为加快国家粮食战略工程和粮食核心区建设、科学利用小麦资源、有效降低小麦加工过程损耗、提高粮食产后生产加工效益和综合利用能力、确保国家小麦及面制食品质量提供有效的科技支撑。


1.3 玉米深加工学科战略需求

作为世界三大粮食作物之一,玉米因其丰富的产出、广阔的加工利用领域以及可再生资源的优势而受到全球广泛关注。玉米是加工程度最高、产业链最长的粮食品种,可加工大约3500种产品。

随着玉米深加工理论研究的不断深入、玉米深加工技术的日益改良以及产品的大量开发,玉米深加工产品已成为人类重要的食品和工业原料来源,在提高农业产品附加值、增加农民收人、活跃地方经济、为社会创造财富等方面发挥了巨大的作用。

“十三五”期间,在全球大部分农作物产量增速趋缓、农产品价格持续走弱、产业结构调整相对滞后的大背景下,如何进一步强化玉米深加工产业产品开发、我国农业产业技术创新、装备制造和节能减排工作,满足不同行业、不同消费群体趋于优质化、多样化和专用化的结构变化需求,对贯彻实施国家创新驱动发展战略,保障国家粮食安全,加快转变经济发展方式等具有重要的战略意义和现实意义。


1.4 杂粮加工学科战略需求

发展杂粮和薯类加工学科是保障我国粮食安全、关系到我国老少边穷地区农业和农业经济建设以及生态可持续发展的重大战略。2015年,中央农村工作会议提出“要着力加强农业供给侧结构性改革,提高农业供给体系质量和效率,使农产品供给数量充足、品种和质量契合消费者需要,真正形成结构合理、保障有力的农产品有效供给”。新时代,我国社会的主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。依托科技创新,在保障杂粮和薯类全产业链安全、可控的前提下,通过新装备、新技术、新工艺的研发与创制,保障、改良杂粮和薯类食品的加工、实用和营养品质,大力开发系列化、方便化、受众群体差异化的杂粮和薯类食品,让杂粮和薯类营养健康食品买得到、买得起。通过开展杂粮和薯类的多元化应用途径,实现产品的高附加值化转化,延伸产业链。打造并强化民族品牌的全球竞争优势,让我国百姓吃出健康、军人吃出战斗力、孩子吃出未来。


1.5 米制品加工学科战略需求

“十三五”规划将促进米制品加工业快速发展,米制品加工科学技术水平显著提升。为深入落实创新驱动发展战略,米制品加工学科需在基础理论研究、新型产品研究与开发、加工技术装备研制、米制品深加工过程综合利用及标准质量检测体系及标准的研究等方面进行全面系统研究。同时,加强米制品基础研究和边缘学科高新技术的交叉融合,对于促进米制品产业化科技创新具有重要推动作用;集中优势力量,联合分散科技资源,形成优势互补科技队伍,加强技术集成与创新,实现重大关键技术突破和米制品加工学科共性技术研究平台搭建与信息共享;实施科研导向机制,建立健全产学研用紧密结合技术创新体系,促进传统产业改造提升和高新技术产业的发展,为建设科技创新型米制品加工企业奠定基础;协调各方利益平衡关系,建立良好信息通道,加强科研成果的应用推广和知识产权的维护,促进科技成果转化为生产力,推进我国米制品加工产业的发展。


1.6 面条制品加工学科战略需求

随着国民生活水平的不断提高,我国粮食加工行业普遍存在过度加工的现象。由于片面追求“精、细、白”,在加工环节造成的粮食浪费每年高达750万t以上,而且营养成分损失严重,导致国民膳食纤维和微量营养素摄入不足,由此引发大量慢病问题。《国务院办公厅关于加快推进农业供给侧结构性改革大力发展粮食产业经济的意见》(国办发[2017]78号文件)中明确指出:“推广大米、小麦粉和食用植物油适度加工,大力发展全谷物等新型营养健康食品。”

面条作为我国很多地方的主食一直深受人们的喜爱。随着工业技术的发展,面条的加工逐步走向机械化,但是与发达国家相比依然有很大的差距。一方面,随着生活节奏的加快以及人们对于食品方便性和健康性的需求越来越高,半干面、冷冻面/熟面应运而生并且发展迅速。另一方面,在“大健康、节粮减损、绿色环保”等宏观政策引导下,为适应城乡居民营养健康水平日益提高的需求,“营养、安全、美味、便利”成为当前面条市场的主旋律,我国(营养)挂面、半干面与冷冻面条产业呈现良好的发展势头,正由过去单纯追求产量向高技术含量、高附加值、连续化、智能化生产的发展方式过渡,产品品质与差异化竞争成为企业发展的主要驱动力。面条制品行业的转型升级、提质增效和产品结构调整,亟待高性能、高效率、低能耗、低排放的现代化加工技术装备支撑。


1.7 发酵面食加工学科战略需求

随着国民生活水平的不断提高,在“十三五”期间将贯彻《国家创新驱动发展战略纲要》和《“健康中国2030”规划纲要》的任务要求,发酵面食肩负着重要使命。发酵面食在我国占有很大的消费量,当前我国社会主义建设进入新时代,我国主食工业化发展面临提质增效、转型升级的重要任务。特别是研究天然先进的保质保鲜技术,使发酵面食在储藏和运输中风味改变、品质劣化、口感变差和微生物繁殖甚至腐败等问题取得新突破,对发展我国发酵面食工业化生产,促进主食生产方式和膳食方式的现代化,提高人民的饮食质量,确保人民的营养健康有着重要的战略需求。


1.8 粮油营养学科战略需求

在“十三五”期间将贯彻《国家创新驱动发展战略纲要》《“十三五”国家科技创新规划》《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》《“健康中国2030”规划纲要》《国民营养计划(2017-2030年)》的任务要求,通过组织实施具有中国特色的粮油食品营养健康技术创新体系,围绕国人营养健康需要和产业引领技术与关键共性技术需求,积极探索国际学科前沿技术,力争以基础研究带动应用技术群体突破,助力实现“健康中国梦”。

严峻的健康形势和产品消费升级对粮油营养研究提出了更高的要求。系统分析表明,高BMI、低全谷物摄入、高精制谷物摄入是当前中国高糖尿病发病的最重要的个体危险因素。以营养健康为导向的粮油食品产业符合我国居民对均衡膳食模式的需求,将开创现代粮食加工与营养膳食模式全面结合的新局面。

降低粮油加工过程中的营养成分损失和资源浪费势在必行。亟须对我国粮油加工业产品开展适度加工和健康消费的技术研究,指导相关国家粮油标准的修订。此外,我国粮油加工综合利用率很低,有待开发粮油功能活性成分,利用粮油资源转化食品、食品添加剂等功能性产品也具有很大发展潜力。


2、研发方向及研发重点

2016年,中央农村工作会议首次提出“大农业、大食物”,为推动粮经饲统筹、农林牧渔结合、种养加一体、一二三产业融合发展,将构成影响中国未来二十年市场格局的复合产业定律。在大农业大食物的新概念时代,粮食加工学科需要适应新的发展要求,紧密跟踪国际研究前沿,尤其在粮食性能和品质改善、精准适度与绿色低耗加工、资源利用度和产品多样性等方面加快技术和产品创新,延长产业链,提高粮食加工业的竞争性发展核心,在新时代、新业态、新发展的环境下,为国家战略、行业发展提供科学和技术支撑。


2.1 稻谷加工学科研究方向及研发重点

我国稻谷供应充足,处于阶段性稻谷过剩、结构不平衡阶段(优质稻占比过低)。2011-2018年稻谷年产量都超过2亿t,而我国稻谷年消费量约1.8亿t,造成库存约2亿t,达到历史最高水平。

产品需求方面,我国已进入人口老龄化、消费多元化、零售现代化的社会,对稻谷加工行业和加工技术装备提出了新的要求,如:稻米结构力学特性与碾白工艺技术的研究、减碎、节粮、节能大米生产技术;稻米微观结构与营养分布与食用品质关系的基础研究、留胚米、GABA米、富硒大米、富硒留胚米等富营养大米制品生产技术;方便米饭、方便米线(米粉)等即食稻米主食产品生产技术;稻壳制取生物炭技术;米胚、糊粉层粉制取生产休闲食品技术。


2.2 小麦加工学科研究方向及研发重点

小麦加工学科的研究方向和重点体现在以下几个方面:①传统分离技术向高效分离技术方向发展。通过传统技术的升级换代和新技术的有机结合,使小麦加工和副产物加工实现最佳分离分级,提高产品产出率、产品的专用性和适应性。②小麦分级加工技术将会得到发展。基于最终加工用途,依据小麦品质特征建立小麦分级加工技术体系,如分别建立适应面条、馒头、面包、淀粉及谷朊粉加工等的原料-加工技术-质量评价等分级加工体系,规范加工,提升产业升级。③适应面条、馒头等我国传统蒸煮类面制品的小麦加工技术及品质评价体系应得到重视。目前我国小麦加工技术及产品质量评价体系均是借鉴国外烘焙类面制品的面粉加工工艺和产品质量评价体系,研制适应我国传统蒸煮类面制品的加工技术及面粉品质评价体系,将是一个重点发展方向。④基于我国目前存在的小麦赤霉病感染、微生物超标等问题,建立控制和消减赤霉病及控制微生物含量的小麦安全加工技术将会是一个发展重点。⑤基于目前我国小麦加工过程中营养物质损失严重的情况,结合我国蒸煮类面制品的特点,建立适应我国国情的小麦适度加工技术及加工过程营养物质控制技术将会是一个重点。⑥加工装备向数字化、智能化方向发展。


2.3 玉米深加工学科研究方向及研发重点

针对我国玉米深加工领域的发展现状以及与国外先进国家所存在的差距及其原因,未来国内玉米深加工领域的研发方向与重点主要涵盖:①以酶法浸泡、全组分高度综合利用和节能减排技术为核心的玉米淀粉绿色制造技术;②满足不同应用需求、市场高度细分的变性淀粉开发及微波、挤压等新型改性手段和装备的应用及推广;③色谱、树脂等分离纯化技术,基于基因工程的育种、酶工程、发酵等生物技术,以及纤维素乙醇、淀粉基生物新材料的开发及应用技术;④新型功能性糖醇产品的开发及生理特性研究,高值功能与营养型玉米食品新产品的研发与产业化示范等。


2.4 杂粮和薯类加工研究方向及研发重点

杂粮和薯类加工学科要构建打造我国营养健康多元化的杂粮和薯类产品新生态。研发重点包括多元化、系列化营养健康杂粮和薯类食品的研发及创制技术体系、杂粮和薯类食品的营养健康作用评价体系、杂粮和薯类食品的标准体系等三大研发体系的构建。

在“农业供给侧结构性改革”“一带一路”“健康中国2030”等大战略背景下,积极组织有关政府部门优化科研创新环境、加大科技投入力度、助力推动产学研对接与成果转化。坚持以市场需求作为导向,以科研创新作为依托,以加工、出口产业可持续发展作为龙头,进行优化育种、规模种植、优化储存运输环境,研发创制新装备、新技术、新产品,贯彻落实全产业链发展思路推动营养健康杂粮和薯类食品行业的发展。


2.5 米制品加工研究方向及研发重点

米制品加工学科研究内容主要包括:加工基础理论研究、米制品产品(如米制挤压食品、米制蒸煮食品、米制烘烤食品、米制膨化食品和米制发酵食品等)的研究与开发、米制品加工技术和装备的研发、米制品质量与检测技术研究。其中,研究重点主要集中在:①不同品种大米微观结构及成分构成与加工特性关系研究;②原料中各组分协同影响对米制加工产品特性关系的研究;③米制品食品化学研究;④新型加工设备和辅助装备的研制(大型可控压挤压机和排气装置、冷却模具等的研发);⑤大型米制品成套工艺及设备的优化设计和过程控制技术与新型机电一体化技术的应用研究;⑥生物技术(如酶工程、发酵工程等)在米制品加工效能和产品种类与质量提升方面的研究;⑦全面分析、综合利用米制品加工过程中的废水、废渣,增加企业综合经济效益,实现低碳经济发展;⑧加强米制品相关国家标准研究及快速在线检测方法与仪器研究,为米制品品质评定和检测方法的制(修)订和完善提供技术支撑。


2.6 面条制品加工研究方向及研发重点

①研究小麦品质、小麦加工技术对我国传统食品的适应性,以产品的适应性判断小麦、面粉品质优劣,生产适应市场所需的面粉品质;②研究面条生产过程(从原料到产品,包括和面、压延、熟化、干燥、储藏)的基础理论,为面制品加工技术与装备升级提供支撑;③研究原料关键组分、面条加工核心工艺参数与面条品质的对应关系,阐明多形式复合压延对面条品质的提升效果;④研究冷冻熟面品质的影响机理及其调控策略;⑤研究排气热能回收循环利用技术等面条干燥新技术;⑥开发基于臭氧或电解水杀菌的半干面减菌化关键技术;⑦开发面条生产全过程智能化调控系统与质量可追溯体系;⑧研究面条的营养与消化特性,研究营养功能配料的添加标准与方法,开发特膳食品与健康面条;⑨对传统面条种类的挖掘、分类与整理、开发,研究特色传统面制品(如空心面、手工拉面)的加工工艺装备、品质精准控制技术,采用工业化、标准化技术代替传统手工制作:⑩挂面生产设备与技术的发展必然向着优质高效、节能减排的自动化或智能化方向发展。和面技术将得到进一步优化提升和集成创新,根据小麦粉品质和面团质量要求而自动调节的智能化加水方式是技术研发的一个重要方向。提高挂面包装机械化和自动化水平,完成从前段加工到后段包装的自动化对接,也是提高挂面生产全过程技术水平的重要环节。挂面全自动化控制的、可以根据产品特性(形状、规格、配料等)智能调节的成套生产设备将得到研发和推广。


2.7 发酵面制品加工研究方向及研发重点

发酵面食领域大力发展天然先进的保质保鲜技术。加强科技自主创新,大力发展天然且先进的发酵食品的减菌化加工技术和保鲜技术,例如,可将天然类抑菌剂与可食性材料(如纤维素、壳聚糖、乳清蛋白、大豆分离蛋白等)混合制备可食性薄膜;或者将其涂覆到普通塑料薄膜表面,制备成具有抑菌性能的绿色包装材料,将大大减少保存期的品质劣变,能耗远远低于冷冻保藏,符合面食产业化发展方向。今后可以从以下两方面对馒头的加工生产进行改进:一是通过加强生产环境的卫生管理以避免有害微生物的侵染;二是通过创新抗老化工艺技术延缓馒头的老化,使其在较长时间内拥有良好的食用品质,延长货架期,满足商业化和工业化生产的需求。


2.8 粮油营养研究方向及研发重点

粮油营养的研究内容主要包括粮油营养组成及其健康效益的研究、全谷物产品营养健康新技术开发、粮食适度加工技术研究开发、杂粮营养食品关键技术研究开发与示范、粮食副产物综合利用技术研究开发等方面。

研发重点主要集中在:①研究粮食食品大分子组分及微量元素与小分子组分结构性与功能性关系,解析粮食营养组分及其转化规律,研究不同人群对于粮油食品的营养需求;②研究全谷物食品营养健康加工机理、品质改良加工技术;③研究粮油食品适度加工优化调控技术及智能设备;④研究杂粮与主粮营养复配科学基础、开展主食应用与功能化关键技术研究与示范;⑤开发米糠、小麦麸皮中功能活性物质等附加值高、市场前景好的新产品等。


参考文献

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作者:中国粮油学会食品分会姚惠源等

本文摘自《2018-2019粮油科学技术学科发展报告》(中国科学技术出版社,2020年7月,第91-97页)




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