氟塑料衬里离心泵習總書記指出:“要延長農產品產業鏈,發展農產品加工、保鮮儲藏、運輸銷售等,形成一定規模,把農產品增值收益留在農村、留給農民。”近年來,我國農業科技工作者扎根種植、生產、加工一線,圍繞農產品綠色貯藏加工,研發出一批新技術新手段,用科技力量幫助人們吃得更好、用得更好,推動農產品加工業和食品產業高質量發展。
一顆柑橘,既能鮮食,也能榨果汁、做罐頭,還能提取類黃酮、香精油、果膠等功能成分,皮渣還可做成環保材料,可謂“全身都是寶”。像柑橘一樣,人們熟知的不少果蔬,除了直接食用,還有其他多種用途。要想保証吃到的水果足夠新鮮,保証從表皮到果核都能物盡其用,就要借助食品儲存加工技術。
我國是世界果蔬第一生產大國。2022年果蔬總產量達11.13億噸。這麼多水果蔬菜,貯藏起來是個難題。果蔬應季集中上市,會出現經常性、周期性、結構性短缺與過剩問題,由此造成的採后腐損率高達20%—30%。同時,消費者對果蔬農產品品質的期待越來越高。“水果要及時吃,否則容易壞。”這一固有印象反映了貯藏技術不夠發達的短板。我們通過研創物理保鮮技術、研制綠色保鮮劑等,構建起“產地預冷+熱激處理+臭氧熏蒸+智能分級+低溫貯藏”的技術集成模式,使鮮果貯藏期普遍延長約兩個月。
在這一技術集成模式中,每個環節都面向貯藏“痛點”,解決實際問題。很多高溫季節收獲的水果,自身溫度達到30攝氏度以上,果實呼吸作用旺盛,容易變質腐爛,需要盡快降溫。產地預冷技術可在幾十分鐘到幾小時內,將果實攜帶的田間熱帶走,降至適宜貯運的溫度,保障果實口感風味,提高貯藏性能。又如臭氧熏蒸技術,利用臭氧殺滅細菌(真菌)和病毒,又可氧化果蔬釋放出的乙烯,從而延緩果蔬衰敗。此外,臭氧熏蒸還能降解果蔬表面的有機磷等農藥殘留,清除貯藏庫內的異味,保持最終食用或加工時的果蔬品質。
工業化貯藏保鮮及速凍技術,可以解決果蔬季節性供需矛盾。柑橘收獲的季節性特點,使其無法周年供應。每年11月左右集中上市,一般到了來年6月、7月,加工廠就會面臨原料缺乏的難題。為此,我們研發了工業化貯藏保鮮及速凍技術。與速凍水餃不同,果蔬速凍調控技術難度更高,需要在30分鐘或更短時間內,將新鮮原料的中心溫度降至凍結點以下,使原料中80%以上水分盡快凍結成冰。這項技術的難點在於,要精准控制冰晶顆粒大小,以防速凍后冰晶把細胞膜脹破,導致整個柑橘“趴”下去。目前,我們已攻克這一難關,速凍果蔬細胞內外的水分同時形成晶核,晶體小、數量多、分布均勻,不擠壓果蔬細胞膜、細胞壁,組織結構破壞少,解凍后還可以復原。應用這一技術,企業建起工業化速凍線,柑橘原料實現周年供應,不少加工企業由此取得長足發展。
“柑橘罐頭”是很多人難忘的童年記憶,酸甜鬆軟的口感令人愉悅。水果加工並不像看起來那麼簡單,可以說是一門科技含量很高的“大學問”。為解決高溫加工帶來的品質下降、水耗高等問題,促進柑橘加工行業發展,我們研發了綠色節能加工技術。現在,生產1噸柑橘罐頭的耗水量從60—80噸降至20—30噸,節水一半以上。應用先進加工技術,我國柑橘罐頭佔國際市場高達80%的份額。柑橘加工裡的大學問,主要包括酶法脫囊衣技術、熱殺菌技術、全果制汁(漿)技術。
酶法脫囊衣技術解決了去除囊衣、留下完整果肉的難題。該技術先對柑橘進行選果和清洗,熱燙去皮除脈絡,然后將帶囊衣橘瓣放入酶解液中進行酶解,進而去除囊衣。這項技術以全自動方式剝去橘子囊衣,得到干淨完整的橘子瓣,為加工打好基礎。相較於傳統的酸鹼法脫囊衣工藝,酶法脫囊衣生產效率高、產品質量穩定、安全性高、不污染環境。運用該技術,企業建立起集遠程網絡、在線檢測和智能控制技術於一體的生產線,實現不同柑橘原料的同線、同標、同質生產。
熱殺菌技術雖已廣泛應用於不同類型果蔬食品加工,但它的使用會不同程度破壞果蔬品質。怎樣既殺菌又保持品質?通過研究柑橘產品中嗜冷、嗜溫、嗜熱三類微生物生長發育規律,我們決定用低溫動態回旋連續殺菌取代高溫靜態殺菌,把殺菌溫度從100攝氏度降到83攝氏度。應用低溫殺菌技術制造的柑橘罐頭,保留了柑橘原有的營養價值。為了讓技術成果更好落地,服務企業生產,我們將低溫殺菌技術整合在生產線上,創研出2—3公裡長的柑橘加工生產線。柑橘加工從以前的勞動密集型生產,轉變為標准化、清潔化、連續化的流水線生產,產品質量和生產效率都得到提高。
柑橘全果制汁(漿)技術,則讓果汁等產品更有營養、原汁原味。這一技術類似於“榨果汁”,採用物理方法粉碎微化柑橘果肉果皮等組織,獲得果汁(漿)類產品。柑橘全果果汁(漿)作為制備果汁、果醬、果粉等的中間加工品,可最大程度保留完整營養,有效實現柑橘百分之百全利用,無皮渣廢棄物。我們建立起“低溫超微化+酶法破壁+高壓均質+真空脫氧”果汁飲品加工技術體系,對保証產品質量安全,促進柑橘加工產業發展具有重要意義。比如酶法破壁就可以降低全果汁的顆粒粒徑,提高果肉中活性物質的溶出率,提高果汁抗氧化能力。
我國柑橘產品資源豐富,每年產生柑橘副產物約1000萬噸,深加工和高值化利用潛力巨大。柑橘含有大量果膠、類黃酮和香精油等功能活性物質,借助深加工技術提取功能成分,可以廣泛應用到保健品、化妝品和日化產品中。將這些副產物綜合利用起來,可以更好服務人們生活。
從柑橘中提取類黃酮,價值空間很大。類黃酮有阻止氧化損傷、延緩衰老、降低心血管疾病患病風險等作用。全球保健品排名前20的品類中,有12類是類黃酮產品。通過系統研究,我們從柑橘類黃酮中分離鑒定出5種高抗氧化活性類黃酮,開辟出生物合成柑橘類黃酮的技術路徑。相關技術應用在實際生產后,推動我國類黃酮佔據全球市場主要份額。以往被當做廢品的落果,如果用來提取類黃酮,每畝可幫農民增收1000多元。
柑橘果皮副產物也是香精油的重要來源。香精油存在於外果皮油囊、花和葉中,其中,外果皮的精油含量最為豐富。作為一種天然食品添加劑,香精油可以用於食品工業,也可以用於化妝品、芳香清潔劑等生產,全球每年柑橘香精油需求量達到2萬噸左右。我們開發出“組合式提取、超臨界分離純化、微膠囊緩控釋”技術,實現香精油高效制備與穩態化調控。國產香精油正逐步替代進口,使進口產品價格下降了一半,有效提升了我國相關產品的國際競爭力。
提取、利用完成后,剩下的橘皮廢渣怎麼辦?針對柑橘全利用最后一步,我們引入定向重組成型技術,將柑橘皮渣加工成不同用途的可降解農用包裝器具,如育苗缽、拋秧盤以及蛋托、果托等,應用場景豐富。
展望未來,我們將繼續堅持面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,推動食品儲存加工技術新發展,在糧油、畜禽、果蔬等農產品儲存加工領域取得更多原創性成果,賦能健康生活,助力鄉村振興。(作者為中國工程院院士、湖南省農業科學院學術委員會主任)
《食品加工機械與裝備(第二版)》:劉東紅、崔建雲主編﹔中國輕工業出版社出版。
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