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杂粮加工学科2015-2019年发展报告
发布于: 2022-04-18
本文摘自中国粮油学会食品分会姚惠源等《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），并加入国家燕麦荞麦产业技术体系相关工作。
粮食加工学科为适应粮食加工业的新需求，在以往稻谷、小麦、玉米加工学科的基础上相继延伸了玉米深加工、米制品加工、发酵面制品加工、面条加工、杂粮（全谷物食品）加工、粮油营养等，目前已形成8个分支学科。
杂粮（含全谷物食品）加工学科是重点研究各种小品种杂粮理论与生产技术的一门新兴学科。我国杂粮分三类：一是杂粮类，如荞麦、糜子、高粱、燕麦、谷子、大麦、黑麦、青稞等；二是食用豆类，如蚕豆、芸豆、绿豆、红小豆、扁豆、鹰嘴豆、豌豆等；三是薯类，主要指红薯、马铃薯等。
杂粮在我国已有7000多年的栽培历史，主要分布于生态条件相对较差的高寒、干旱半干旱的高原地区。我国杂粮不仅品种资源丰富，具有相对低廉的成本优势和独特的保健功能，而且是旱地农业理想的作物。杂粮产量约占粮食总产量的10%，播种面积约占16%。发展杂粮产业，对于保护耕地、减少水土流失、培肥地力、建设生态农业、促进农业可持续发展、生产健康食品具有重要意义。
1杂粮加工学科的研究内容及取得的成果
杂粮加工学科在2015-2019年间完成了国家“十二五”科技支撑计划项目“粗粮及杂豆食用品质改良和深度加工关键技术研究与集成示范”“现代杂粮食品加工关键技术研究与示范”和“甘薯主食工业化关键技术研究与产业化示范”的结题工作。项目通过对杂粮、杂豆食用品质改良及深度加工关键技术研究，有效改变杂粮及杂豆“有营养、不方便”的局面，转变杂粮、杂豆产业经济增长方式，培育新的经济增长点。拉动杂粮及杂豆全产业链发展，带动西部发展，促进居民食物结构调整，增进国民营养与健康。解决了以高淀粉甘薯和紫薯甘薯为原料工业化生产新型绿色加工食品的关键技术问题，为加速我国甘薯食品加工业的产业发展提供了科技支撑。
本学科承担“十三五”国家重点研发计划项目“传统杂粮加工关键新技术装备研究及示范”和“薯类主食化加工关键新技术装备研发及示范”、农业农村部国家燕麦荞麦产业技术体系项目、国家自然科学基金项目及省部级科研项目多项。目前杂粮和薯类生产技术、加工工艺、加工装备等领域的研究均已取得良好进展，为杂粮加工学科的发展起到推动作用。1.1 科学研究成果
近五年，本学科在获奖项目、申请专利、发表论文、制定修订标准、开发新产品等方面成果显著。加速了粮食加工学科的发展，有力推动了粮食加工产业的技术进步。
（1)获奖项目：杂粮加工学科荣获国家科技进步奖二等奖1项，中国粮油学会一等奖2项，省一等奖5项。
（2)申请专利：杂粮加工学科申请国家发明专利20余项，其中10余项已获授权。
（3)发表论文：杂粮加工学科发表文章100余篇，出版著作5部。
（4)制定修订标准：杂粮加工学科制（修）订标准18项。
（5)开发新产品等方面成果：杂粮加工学科开发新产品包含针对目标人群的杂粮挂面、杂粮馒头等主食品，方便化主食品，杂粮精制米和杂粮专用粉等；燕麦、荞麦等高添加杂粮面条及全麦粉面条产品的开发取得了良好的市场反响。杂粮加工科学技术在“十三五”期间承担的国家级科技计划项目主要包括：传统杂粮加工关键新技术装备、薯类主食化加工关键新技术装备研发、粗粮及杂豆食用品质改良及深度加工关键技术研究与示范、基于挤压重组技术的方便杂粮主食品加工关键技术装备研制及示范。在杂粮与主粮营养复配、杂粮主食品食用品质改良、加工过程中杂粮活性物质的保存与调控基础理论方面取得突破。创新杂粮精制制粉、多谷物营养复配、杂粮主食化、杂粮食品的风味调控、杂粮食品的保藏等核心技术，以及杂粮活性组分的活性保持与调控技术取得突破。通过灭酶新技术突破杂粮粉的储藏和保鲜难题；创新研制燕麦专用碾米设备与燕麦、荞麦直条速食面挤压熟化成型设备，通过谷物原料主成分构成优配、高温二次α化与粥体复水微孔洞加工、粥胚质构重组加工关键及速食粥风味调节与稳定化调控关键技术，被中国食品科学技术学会鉴评为国际先进水平。营养代餐食品创制关键技术及产业化应用项目获得2015年国家科技进步奖二等奖，该项目发明了高溶解、高乳化和耐盐蛋白及免疫活性短肽和多糖等营养配料的高效制备与应用技术，创建了以谷物为基质的临床营养代餐食品加工关键技术，突破了全谷物浓浆和复合植物蛋白营养乳加工技术装备瓶颈，创制出全谷物冲调食品品质改良成套技术装备，显著改善了产品的营养结构；整体技术水平达到国际先进水平，并在全国多家龙头企业推广，取得显著的社会经济效益。
研究开发的燕麦灭酶技术与装备、燕荞全粉加工技术与关键设备、燕麦脱皮机、薏仁米加工关键设备和成套生产线等10余项设备，荣获国家科技进步奖二等奖及中国粮油学会、中国食品科学技术学会等多项奖励，在贵州、内蒙古、甘肃等地建成年加工2万t薏仁米、6000~10000t藜麦生产线多条，成功推广杂粮加工设备70余台套。开发的米伴侣、五彩面等产品已成功在全国范围内销售，其中，高杂粮含量（51%)营养健康挂面技术成果被中国食品科学技术学会鉴评为国际先进水平。
以美国堪萨斯大学、加拿大多伦多大学等为代表的机构，系统研究了燕麦、荞麦、红小豆、豌豆等杂粮活性组分在籽粒中的分布、加工过程中的损失、活性组分的提取、结构及其对“三高”、癌症和肠道微生态的影响。杂粮精制及专通用装备取得显著进展，以瑞士布勒集团公司为代表的杂粮脱壳、脱皮、分级、制粉、挤压等加工装备代表了国际同领域的领先水平。如瑞士布勒集团的燕麦脱皮机，通过转子与罩壳之间的相互作用温和去除燕麦的最外层表皮，可显著减少其污染和营养损失。美国Wenger公司、德国WP公司、意大利帕万马布公司和法国克莱斯特罗公司等已将食品挤压机广泛应用于谷物早餐食品、膨化休闲食品等产品的生产中。在政府、科学界、产业界的共同努力下，有关全谷物食品的认知和消费在不断提升。据英敏特统计，2016年，全球约有7533种的全谷物食品进入市场，这一数据相比2000年的218种，增长超过3000%。缺乏加工专用品种选择依据的研究理论支撑。我国杂粮和薯类的品种多、来源复杂，原料品种、年份、产地各异，产品品质控制难度较大，应将选种、育种与食品加工有效关联起来，为加工适宜性良好的专用品种的优化筛选提供基础和应用基础研究支撑。杂粮和薯类加工技术水平较低。整体来看，近年来推出的一系列杂粮和薯类精深加工产品依然存在加工水平较低、加工企业小而分散等问题，市场上能够满足改善膳食需求和营养需求的相关产品较少，且大多缺乏标准规范。同时，因为杂粮存在口感差、制作不方便、色泽不好看、不易储存等问题，加之消费者对其健康益处了解不深、选择有限，导致我国消费市场与科学研究脱节，最新的科学研究进展难以与市场实现有效对接和转化。因此加强产学研合作，大力发展杂粮和薯类精深加工科学研究是首要任务。2.3.1 交叉学科建设与高层次科技创新人才培养机制不完善尽管“十三五”期间国家在学科建设和人才方面采取了新的举措，也吸引和培养了一些高学历人才，然而粮食加工学科底子薄、起点低，有影响力的学科带头人等顶级人才还很缺乏。当前的人才队伍已不能满足实际需求和未来发展的需要，亟待提升交叉学科建设和高层次科技创新人才引进培养水平，解决制约我国粮食加工科技创新的瓶颈问题。以粮油营养领域为例，需要具备食品营养、食品加工、分子生物学、流行病学等多学科背景的复合型人才队伍，而目前食品行业从业人员更关注在食品本身营养特点及加工过程对于营养成分影响方面，而对营养成分及其相互作用在人体的代谢过程和对人体健康、生长发育和疾病风险影响的研究相对薄弱。粮食加工学科的研究较多的停留在采用现有原料辅以配方改良、工艺改进的阶段，没有从基础研究层面等阐明产品加工品质及食用特性形成的机制，从而不能够形成指导技术创新以解决共性关键问题的理论体系；粮食加工企业在科技研发方面的资金投入和重视力度不够，产学研结合程度有待提升，导致新技术开发能力、产品创制能力以及工程化能力明显不足，从而导致了技术系统集成创新能力差，不少有价值的成果不能高效地转化为市场产品；粮食加工产业的结构升级有待深化，原料损耗及生产能耗大，新型绿色加工技术应用不足。目前，我国粮食加工学科的成果转化率及对于产业发展的贡献不甚理想。造成这一局面的原因很大程度上是由于我国的科学研究方向和成果与产业需求脱节，科研成果难以有效转化为实际生产力。由此也进一步加剧了企业对于科研产出的信心不足，相应的经费投入难以得到保障。产学研紧密结合的良性粮油营养科技创新体系亟待进一步培育和完善。近年来，我国政府陆续出台各项鼓励产学研对接和科研成果转化的政策和机制，但进一步落实过程中却未能及时、有效地形成办法或条例，导致有益于学科发展的政策未能有效落实。粮食加工学科缺乏有行业影响力的国家级平台，造成成果转化效率不足的局面。目前平台的转化能力跟不上行业的发展，加工成果转化和产业化、工程化平台缺乏，难以促进学科高层次科技创新、成果转化与推广；基础科技创新平台缺乏，致使原创性科技创新能力不足。
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。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。3.3 国家燕麦荞麦产业技术体系研究方向及研发重点通过燕麦荞麦功能性食品产业化关键技术研发与应用，解决加工导致燕麦荞麦的功效成分和功能损失严重、传统食品工业化加工程度低、专用装备缺少、产品的方便性适口性差、缺少权威部门功效认证等瓶颈问题，促进燕麦荞麦功能食品产业升级，保障消费者健康。通过燕麦荞麦一二三产融合绿色高质量发展关键技术研究与示范，通过三产融合，重点开展燕麦荞麦优异种质创新的分子育种、绿色高质量栽培、病虫草害绿色防控、“大（大众化）高（高值化）低（低血糖生成指数）”产品加工技术、产业智慧云平台、种植机械化设备、一二三产业链衔接与价值链提升等关键技术途径及措施研究，实现杂粮原料基地建设、集约加工转化、利益紧密联结机制，并与“一带一路” 燕麦荞麦主产国家开展国际合作研究与市场拓展。
