马铃薯主食化新亮点 农业供给侧改革新成效

文章来源:作者: 点击数:发布时间:2018-02-01【字体:   

  马铃薯适应性强、耐瘠薄干旱、产量高、营养丰富,是菜粮兼用的全营养食材,营养当量最高,早已被联合国粮农组织作为第四大主粮作物。在西方马铃薯一直以薯条、薯泥等形式作为主食。虽然我国马铃薯种植面积、总产量世界第一,但仍以鲜食为主,加工转化率低。我国社会正在全面进入营养健康发展新阶段,健康中国是美丽中国梦的重要内涵、发展目标。因马铃薯不含面筋蛋白,成型性、延展性、成膜性、持气性差,手工难以制作成适合我国居民饮食习惯和口味偏好的主导产品,一直未成为我国居民主食。为推动农业供给侧改革和健康中国建设,马铃薯主食产品工业化生产势在必行,亟待突破原料评价、关键技术、核心装备和主导产品四大瓶颈。本项目围绕马铃薯主食产品与加工专用品种评价、加工关键技术、核心装备与生产线、重大产品创制与应用等开展系统研究开发,取得突破,示范应用成效显著,引领了我国马铃薯主食产业发展。

  1.阐明马铃薯主要成分与小麦蛋白互作形成“类面筋”结构的规律及其机制;创建马铃薯中式主食原料的评价方法,为马铃薯主食生产和专用品种选育提供参考依据。提出马铃薯蛋白分子形成聚集体,进而结合为颗粒,形成网络结构的假设,证明热处理可使马铃薯蛋白颗粒形成网状结构。揭示了热处理下马铃薯蛋白与小麦面筋蛋白复合物中自由巯基含量由10.17µmol/g减少至4.13µmol/g,蛋白质间发生交联反应,形成“类面筋”网络结构;发现马铃薯淀粉与小麦蛋白间的互作规律,马铃薯淀粉使马铃薯淀粉-小麦蛋白复合物粘度增加,糊化温度降低;创建了马铃薯主食加工原料评价方法与指标,提出了马铃薯中式主食加工品种“三高一低一白”的筛选指标(高干物质,≥24g/100g;高蛋白质含量,≥7g/100g;高抗氧化活性,总酚含量≥65mg/100g;低多酚氧化酶活性,PPO活性≤50U/g鲜重;肉色白,总色差△E≤7.5),为马铃薯主食加工和专用品种选育提供参考依据。

  2.突破了马铃薯主食加工粘度大、发酵难、成型难等技术瓶颈,为马铃薯中式主食产品创制奠定了基础。创建了马铃薯面带强筋技术,通过一次面粒熟化,强力压面,二次恒温恒湿熟化联用,使马铃薯面带硬度、弹性增加,粘度降低;创建了高温调质/梯度变温变湿联用干燥技术,马铃薯面条干燥时间缩短1倍以上,断条率由10%以上降低至5%以下;明确不同配方植物源蛋白对马铃薯面条品质的影响规律,证明了小麦蛋白对面条品质改善最佳;发明了一体化仿生自动擀面机、恒温恒湿面带熟化核心装备、连续高温高湿调质装备等马铃薯面条类产品加工核心装备;阐明马铃薯添加量对面团结构、馒头气孔形成的影响规律,明确了马铃薯添加量与馒头品质的关系,研制出馒头类系列马铃薯主食的全粉添加比例和配方,创建了精准温度与湿度调控的面团发酵技术;发明了磨盘、螺杆构型与啮合间隙设计,实现以鲜薯粒与米粒等不同原料均匀混合与差速输送、研磨、热挤压一步成型,马铃薯米粉产品工艺流程缩短2/3、生产成本降低30%以上;发明了马铃薯米粉连续精准定量挤丝装备、智能仿生连续化松丝机,粉条直径误差±5%以内,提高生产效率50%,成品率提高30%;创建了马铃薯复配米双螺杆多阶段变温挤压、中温高湿多阶段干燥技术,精准控制物料凝胶化过程,突破了米粒粘连和龟裂技术难题,米粒酥化率降低50%,米粒粘结率降低30%,蒸煮损失由15%降至5%以下。

  3.创建了马铃薯主食最优占比阈限、产品标准;创制了六大类300余种产品,实现了工业化、自动化、规模化生产;发明了马铃薯主食定性定量鉴别方法,为产品真假鉴别和政府市场秩序管理提供技术支撑。创建了马铃薯主食产品营养当量评价方法,阐明了营养当量/成本/加工技术工艺关系,创建马铃薯中式主食最优占比模型和阈限范围,确定了马铃薯全粉最优占比阈限为20%-50%;创建了马铃薯主食加工系列专用生产线22条,单线年加工能力2000-10000吨,实现了规模化、自动化、工业化生产;创制了马铃薯面条类、馒头类、米制品类、地域特色类、方便即食类、休闲类六大类300余种的马铃薯中式主食新产品;创建了马铃薯特异性基因对比定性与近红外光谱定量耦合的马铃薯主食鉴伪方法,偏差小于1%,为产品真伪鉴别和政府监管提供技术支撑。

  本成果获国家授权发明专利26件、实用新型专利5件,制定行业标准2项、企业标准3项,出版科普图书1部(8册),参编著作1部,制作专题片1部,发表论文12篇(其中SCI收录6篇),研发六大类300余种新产品,创制专用装备10台套,创建了22条示范生产线。近三年在九省七市50多家企业生产,总量达18.9万吨,累计销售额45.4亿元,为社会创造新增经济效益8.9亿元。带动20万户农民种植马铃薯,增加农民收入4.0亿元。部分成果获2015年农业部农产品加工业十大科技创新推广成果,2017年神农中华农业科技奖科研成果一等奖,2017年中国农业科学院科学技术成果奖杰出创新奖,2017年中国专利优秀奖2项,作为农业领域标志性成果参加“国家十二五科技创新成就展”,农业部唯一推荐成果参加“砥砺奋进五年大型科技成就展”。

  在不与水稻、小麦、玉米三大主粮争地、争水、争肥、争药、争工的前提下,马铃薯主食化战略秉持营养指导消费、消费引导生产的理念,通过政府引领、创新驱动、企业主体、市场机制、社会服务、金融支持六位一体协同创新,实现了由原料生产向加工产品生产、由副食消费向主食消费、由温饱型消费向营养健康型消费重大转变,马铃薯主食化是中华民族第三次膳食革命开始的标志。

  2016年中央一号文件指出,马铃薯主食化开发是深入贯彻中央关于促进农业调结构、转方式、可持续发展的重要举措,是新形势下保障国家粮食安全,缓解资源环境与社会发展矛盾,实现绿色可持续发展,发展现代农业,促进一二三产融合发展,促进农民持续增收的积极探索,为农业供给侧改革提供了成功的样板和范例。

 

图1马铃薯面条类产品

 

图2马铃薯馒头类产品

 

图3 马铃薯米制品类产品

 

图4 马铃薯地域特色类产品

 

图5 马铃薯方便即食类产品

 

图6 马铃薯休闲类产品

 

图7 一体化仿生擀面机

 

图8 恒温恒湿面带熟化核心装备

 

图9马铃薯鲜切粒双螺杆米粉挤压成型机

 

(1)马铃薯主食复配粉全自动生产线

(2)马铃薯面条全自动生产线

(3)马铃薯馒头全自动生产线

(4)马铃薯面包全自动生产线

(5)马铃薯挤压主食全自动生产线

(6)马铃薯麦片全自动生产线

(7)马铃薯多纳圈自动生产线       (8)马铃薯迷你馕自动生产线