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稻米及其副产品高效增值深加工技术

中华园林网　 2006-11-25 　 　

“稻米及其副产品高效增值深加工技术”简介我国是世界水稻王国，稻米产量居世界首位，占世界稻米的31.6%，但我国稻米深加工技术相当落后，严重影响稻米产业的可持续发展。长期以来，我国稻谷加工仅处于一种满足人们口粮大米需求的初级加工状态，严重影响稻谷资源的有效利用。我国年产1.8亿吨稻谷，每年将产生3000万吨可食用的稻米副产品，目前未得到有效利用。这些副产品集中了64%的稻米营养素，含有丰富而优质的蛋白质、脂肪、多糖、维生素、矿物质等营养素和生育酚、γ-谷维醇、28醇等生理功能卓越的活性物质。深加工技术落后已严重影响稻米资源利用和经济价值，严重影响农民增收和种粮积极性。国内外研究证明，稻谷全身皆是宝。通过深加工和科学合理的综合利用，稻谷除提供人们主食大米之外，还可转化为营养丰富、生理功能卓越的健康食品原料，又可转化为优质廉价的医药、化工等工业原料。稻米深加工可增值5-10倍。 为了迅速改变我国稻米及其副产品高效增值深加工技术落后的现状，国家计委、教育部、科技部分别于1998年、2000年、2001年下达了六个“稻米深加工技术”攻关项目：米糠营养素和米糠营养纤维制取工艺技术；早籼稻及其碎米转化为低过敏性蛋白和抗性淀粉生产技术；米糠活性物质28醇和30醇产品开发技术；多孔淀粉的制备与应用研究；米胚芽饮料的研究；糙米、成品米混合均匀度检测方法的研究。米糠营养素和米糠营养纤维(赶超美国“利普曼”和“RICE-X”公司产品、打破美国以3000万美元的高价转让给中国的技术垄断)米糠营养素富集了米糠中优质蛋白质、脂肪、维生素、可溶性膳食纤维和矿物质(美国产品FOB：2800美元/吨)。米糠营养纤维以米糠中的膳食纤维为主、并含有丰富蛋白质等营养成分的营养纤维产品(美国产品FOB：2000美元/吨)。米糠活性物质二十八醇和三十醇，FDA认可的功能性添加剂改善运动耐力调节脂肪代谢，降低胆固醇，超声波水解时间由12小时缩短至1小时，水解率由60%提高到94.2%。国内首次用分子蒸馏对混合醇预分离，解决了常规蒸馏高温、长时间，需反复蒸馏三次的弊端，使高真空蒸馏28、30醇的纯度由60%提高到80%。 低过敏性蛋白和抗性淀粉，早籼米及其碎米转化为低过敏蛋白、抗性淀粉和多孔淀粉的全利用关键技术，（蛋白和淀粉提取分离，淀粉成孔、蛋白改性、抗性淀粉制备方法）。多孔淀粉的成孔技术-突破，首先糖化酶酶解突出在生淀粉颗粒表面的不规则部分，及较容易水解的无定形区，沿着淀粉分子的非还原末端逐级水解；随着水解的进行，淀粉的溶涨使α-淀粉酶能接近颗粒内部，α-淀粉酶的随机内切作用为糖化酶提供新的非还原性末端，两种酶的协同作用不仅提高了水解速度，也使水解沿着更多的点逐级向淀粉分子内部推进。开孔率：99%以上，超过日本90%，吸油率：本产品1.3g/g，日本0.75g/g，孔径：1mm生产成本：仅为国际市场价的1/3。多孔淀粉已在国内外开拓了广泛的应用领域。米胚芽饮料是一种利用稻米加工所提取的大米营养精华——米胚芽，再度加工而成的饮料。在饮料业属国内甚至国际首创，具有独特的营养功能和风味口感，1吨米胚芽可生产8吨米胚芽饮料，可使米胚芽增值15倍。γ-氨基丁酸（GABA）在人或动物体内参与脑循环生理活动。γ-氨基丁酸是一种生理活性成分，具有降血压、抗惊厥、神经营养、改善脑机能、促进长期记忆、促进生长激素分泌、肾功能活化、肝功能活化等功能。江南大学从米胚和米糠中富集γ-氨基丁酸己取得突破性成果，在100克米胚或米糠中γ-氨基丁酸含量可高达2000毫克，比发芽糙米提高8倍。研究成果与关键技术突破：米糠挤压稳定化技术，米糠营养素和营养纤维全利用、清洁生产生物技术，生淀粉酶和复合淀粉酶制备多孔淀粉技术，大米胚芽饮料脱腥稳定化生产技术，酶法和高温鍛，产低过敏性蛋白和抗性淀粉技术。专利、人才、奖励、许可证、论著：申报发明专利六项,已授权两项，获卫生部批准保健食品4个，囯内外核心刋物发表论文60余篇，SCI收录5篇，2004年化学工业出版社出版“稻米深加工”专著1本，项目培养硕士10名、博士6名、博士后2名，本成果获2004年江苏省科技进步一等奖。“稻米及其副产品高效增值深加工技术”获得2004年江苏省科技进步一等奖、2005年国家科技进步二等奖。该项目汇集了国家十五攻关“稻米深加工技术研究与开发”的大米蛋白、米糠健康食品、多孔淀粉等子课题，其中攻克的关键技术和开发的新产品都是与国际接轨、具有国际领先水平的成果。主要内容如下：一、米糠营养素、营养纤维健康食品米糠虽然只占稻米总重的6～8%，却含有稻米64%的重要营养成分，因此有“天然营养宝库”之称，其中蛋白质约为16～18%，脂肪15～17%（其中80%以上是不饱和脂肪酸），膳食纤维30～40%，同时含有丰富的γ–谷维醇和生育三烯酚等生物活性物质。因此说米糠是一种极具开发潜力的高附加值资源。米糠营养素、营养纤维饮料，是利用米糠集中了稻谷70%的营养这一特点，将我们人体十分需要的、而在日常饮食中无法摄取的营养成分又“拣”了回来。这类固体饮品不仅含有优质的蛋白质、脂肪（不饱和脂肪酸），还含有人体每天所需的维生素和矿物质及多种生理活性成分。通过提取、生物修饰、调配等工序，米糠营养素、营养纤维饮料已全无米糠的不良口感，与目前市场上的同类产品“高乐高”、“阿华田”等类似，外观呈咖啡色，具有浓郁的可可香味和令人喜爱的丰厚润泽口感。是一种全新理念的休闲和健康有机融合的大众食品，不仅能使喜食者补充每日所需的蛋白质、不饱和脂肪酸、维生素、矿物质等，而且还能补充膳食纤维，得到润畅通便保健作用，非常适合作为为儿童、老人和容易忽略自身营养的白领人士每日必备的冲饮。米糠营养素、营养纤维饮料的生产还具有很好的经济效益，项目设备投资大约400万元人民币，需要1000平方米的厂房。每吨米糠除了正常的损耗外，没有任何废物排放，可以全部转化为米糠营养素和营养纤维，配以可可粉、奶粉等配料得到的米糠营养素和营养纤维固体饮料，每公斤的生产、人工、管理、包装等总成本为10元，而“高乐高”、“阿华田”等同类产品的市场售价为60元，因此本产品具有较大的利润空间和经济效益，可以使米糠增值10倍以上。二、米胚、米乳饮料 米乳饮料是以优质白米和糙米为主要原料经科学手段精制而成的天然植物饮品，尽可能多地保留了大米中特别是糙米中的营养保健成分。天然米乳饮料风味纯正、清甜爽口，具有大米特有的香味，并且饮用方便、冷热皆宜、营养丰富，与其它饮料相比，具有独特的风味。米乳饮料还富含有维生素B1、维生素B2和矿物元素钙、镁、锌等营养素，是一种营养丰富的植物饮料。另外，米乳饮料的生产技术含量高，无论从大米加工方面，还是从饮料生产方面及配方调配看，都具有技术上的独到之处，充分体现了现代高新技术在大米深加工中的应用。目前在国内市场上只有少数几个发达城市有少量的米乳饮料销售，但全是韩国的产品，价格昂贵，难以为普通消费者接受。而国内市场上还没有国产的米乳饮料产品，这为本产品的开发提供了广阔的市场空间。因此米乳饮料具有很高的商品附加值和良好的市场潜力，是大米综合开发利用的一个很好方向，将大大提高稻米的附加值。米乳饮料生产的原料成本和生产、配料成本都不高，每吨大米、碎米和糙米混合原料可生产8吨米乳饮料，采用超高瞬时温灭菌无菌和利乐包罐装，每盒（250ml）生产、人工、管理和包装等总成本为0.6元，以每盒1.5元的出厂价销售，每吨原料可获利2.88万元，经济效益十分显著。年产3万吨的规模，如果采用易拉罐或PE瓶、玻璃瓶包装，项目设备投资不大，大约400万人民币，采用利乐包罐，设备投资大约500万元人民币。另外需要1000平方米的厂房。三、多孔淀粉 多孔淀粉是一种淀粉颗粒表面有大量孔洞的淀粉，具有非常优良的吸附功能。如：多孔淀粉各种营养或活性成分具有保护作用和吸附目的物后的缓释作用。以咖啡香精、尿素以及杀虫剂（敌敌畏和拟除虫菊酯）为目的物，制备得到了缓释制剂；在保护作用的应用时，以维生素A和双歧杆菌为目的物，制备得到了活性较高的制品。目前多孔淀粉已在油墨、化妆品、食品、保健品和医药等行业得到了广泛的应用，市场价格在每吨3-4万元左右，经济效益十分显著。生产原料根据需要可以采用玉米淀粉、红薯、大米淀粉等，利润空间很大。年产1000吨多孔淀粉项目的设备投资大约400万元人民币，需要大约1200平方米的厂房。四、米糠活性物质二十八醇和三十醇 米糠油中含蜡3%～4%，米糠蜡主要是由高级脂肪醇酯组成,酯经过分解转化处理可以获得具有生物活性的功能性物质二十八醇和三十碳醇。米糠活性物质二十八醇和三十醇是FDA认可的功能性添加剂，可以改善运动耐力调节脂肪代谢和降低胆固醇。可广泛应用于功能性食品、各种营养补助品、医药、化妆品、高档饲料中，其市场份额也不断扩大。众多的实验证实：它具有增强体力、精力和耐力，；提高应激能力和反应灵敏性；提高机体代谢率、改善心肌营养；提高机体氧利用率、降低血清胆固醇和甘油三脂含量；降低收缩期血压等功能。以二十八碳醇为主要配料的功能食品在美国、日本等国家十分风靡，国际市场上的价格大约每公斤1000美元。但有关二十八碳醇功能性的研究以及功能食品的开发在我们国家还是空白，市场前景非常广阔，经济效益也十分显著。年产3吨规模，项目的设备投资大约200万元人民币，需要大约1000平方米的厂房。五、大米蛋白和大米淀粉 大米蛋白作为一种优质的谷物蛋白，其氨基酸组成较为平衡，在食品工业中有着广泛的用途。运用不同的提取手段可以得到不同蛋白质含量和不同性能的产品，一般作为营养补充剂用于食品的是蛋白质含量80%以上并具有很好营养功能。含量为40-70%大米蛋白一般用于宠物（猫、狗）食品、小猪饲料、小牛饮用乳等。除此之外，大米蛋白还有在日化行业中的应用，如用于洗发水，作为天然发泡和增稠剂。本项目主要以稻米加工副产品――碎米为原料联合生产大米分离蛋白和大米淀粉。其中大米蛋白产品纯度达到70%以上，是一种高营养品质的粉末。作为蛋白质补充剂可自己喜爱的各种食品中，具有高营养、易消化、低过敏和风味温和的特点，非常适合儿童、老人和病人。另外，该产品能值低，是蛋白质中能值最低的，成人作为蛋白质补充，不用担心摄入过多能量。在全国城市具有很好的市场前景。大米蛋白的品质是公认的谷类蛋白中的最佳者，大米蛋白的营养价值高于小麦蛋白质，其第一限制性氨基酸赖氨酸含量高于其它谷类，其氨基酸配比较为合理，与其它谷类蛋白相比生物价(BV)和蛋白质效用比率(PER)更高。大米蛋白的最大特点是其低过敏性，这使它非常适合作为婴儿或是特殊人群的蛋白补充剂。而成为世界蛋白市场上的宠儿，每吨可达3万元的高价。大米蛋白还可加工成酱油，蛋白饮料，蛋白胨和蛋白发泡粉，若将它水解成短肽或氨基酸后，则可以制成营养价值更高的氨基酸营养液，而进一步用于保健饮料，调味品，化妆品及洗涤剂等。大米淀粉突特的功能成为世界关注的新产品，米淀粉因其颗粒细小，其颗粒为玉米淀粉的1/5、口感柔滑、渗透力强、风味自然、无过敏、抗压性强、冻融稳定、凝胶特性等在食品中有越来越广泛的用途，例如：婴儿食品、冰淇淋、酸乳酪、脂肪替代品等。其关键技术为淀粉和蛋白的分离及如何提高米淀粉的得率和米蛋白的回收、改性技术。大米淀粉因其颗粒小，渗透力强，也有着广泛的用途，可被应用于化妆品、制药、食品工业、纺织、造纸等。因此将稻米加工副产品碎米开发成大米蛋白和大米淀粉对促进碎米的转化利用和提高其附加值有着十分重要的意义。六、γ-氨基丁酸（GABA）（从米糠中提取）γ-氨基丁酸（GABA）是广泛分布于动植物中的一种非蛋白质氨基酸，具有多种生理功能。主要包括：（1）心血管调节作用：如调节血压和抗心律失常等；（2）神经营养作用：近年发现GABA在神经系统的发育过程中具有营养作用，是一种神经营养因子。（3）促进生长激素分泌的作用，生长激素是人体内含量最高的几种激素之一，对于人体新陈代谢和各种生理功能有着广泛的调节作用；（4）有助于抗衰老：最新研究发现，大脑中神经递质——GABA的减少可能是脑衰老的一个原因，GABA能帮助神经细胞处于对信号的高识别能力状态，有可能改善老年人的感觉功能以延缓衰老。作为一种具有多种生理功能的生物活性因子，GABA在美国、日本等国家已广泛用于营养补充剂和功能食品中。而我国在这方面的研究尚处于起步阶段，亟待发展和提高。稻米加工副产品米胚芽和米糠因其谷氨酸脱羧酶活性高、原料来源广和成本低廉而成为制备GABA的首选原料，因此利用米糠中天然存在的内源性谷氨酸脱羧酶，通过生物技术生产高GABA含量的具有调节血压等多种生理功能的米糠健康食品或食品配料，是米糠增值转化的又一崭新的途径，每吨γ-氨基丁酸（GABA）的售价在4-5万元，可以使米糠增值10倍以上。咨询：江南大学食品学院 姚惠源 教授电话：0510-85884277 13706180115 姚惠源:江南大学食品学院 教授，博士生导师。科技部“十五”农产品深加工重大科技专项总体专家组首席专家，江苏省“十一五”农产品加工发展规划顶层设计首席专家。是江南大学“食品科学与工程”国家级重点学科学术带头人，江苏省粮油重点学科首席学科带头人，中国粮油学会副理事长，中国粮油学会学术委员会副主任，中国粮油学位食品分会会长，中国稻米产业分会副理事长、中国粮食工业协会大米分会副理事长、食品科学等六本有关食品和农产品加工核心学报、杂志的编委。姚惠源教授45年来始终工作在以食品加工为主的农产品深加工的高等教学、科学研究、工程设计的第一线，是我国目前唯一的粮食、油脂与植物蛋白工程博士点的博士生导师，40多年来主持研究国家、部、省级重大科研项目20余项，研究成果多项指标达到国际领先水平，获国家发明专利7项，主持国内外重大粮食与农产品深加工工程设计项目20余项，就免淘米生产技术及成套设备一项，在全国20多个省、市推广应用，累计为企业创经济效益100多亿元。累计获部、省级科技进步奖15项。“速煮米”研究成果获国家科技大会奖，“天然大米增香剂”获美国发明家年会国际金奖，由发改委、教育部、科技部分别下达的有关“稻米与副产品高效增值深加工技术”研究项目成果获2004年江苏省科技进步一等奖，获2005年国家科技进步二等奖，国家十五农产品深加工重大科技专项中有关“l小麦、稻米副产品深加工新技术”获2005年中国粮油学会科学技术一等奖，与河南莲花味精集团公司、湖南金健米业股份公司二家农产品加工上市公司联合承担的“十五”攻关项目“小麦深加工技术研究与开发”、“稻米深加工技术研究与开发”的研究成果分别获河南省、湖南省2005年科技进步二等奖。对我国粮食与农产品深加工作出了重要贡献。40多年来编写出版高等专业教材、专著7本，工具书和国家标准3本，计300多万字，“碾米工艺与设备”统编教材获国家优秀教材奖。在CSCD核心期刊发表学术论文100余篇，SCI收录10篇。在学科建设，教书育人，培养青年教师，建设学术梯队成绩卓著。多次荣获全国优秀教师，全国优秀科技工作者，部先进工作者，江苏省高校优秀学科带头人，江苏省优秀研究生导师，江苏省“九五” 农业科技先进工作者等荣誉称号，是享受政府特殊津贴的农产品加工领域的著名专家。 背景资料：一项新技术 抬高粮油价（2006-03-28）科技让普通粮油变得“更加值钱”。江南大学一项名为“稻米及其副产品高效增值深加工技术”，一年内转化稻米100万吨，产生约50亿元产值。在日前召开的全国科学技术大会上，此项成果荣获了2005年度国家科技进步二等奖。 我国是全球水稻王国，稻米产量居世界首位，但对稻米的有效利用率却只有65%，主要原因就是深加工技术落后。江南大学姚惠源教授是国家“十五”农产品深加工重大科技专项首席专家，他带领“稻米及其副产品高效增值深加工技术”课题组，经过5年的攻关，研发出多孔淀粉、米糠健康食品等6项成果，均达到了同类研究的国际领先水平，目前已获授权专利4个。截至今年1月，这6项成果已在全国10家大企业投入生产，一年内转化稻米100万吨，产生约50亿元产值。（ 佚名）

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