農產品加工業
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中國農業大學
北京 北京市 海淀區 清華東路17號
非濃縮還原(NFC)果蔬汁是將新鮮水果蔬菜清洗后壓榨出汁,經殺菌后直接灌裝(不經過濃縮及復原),完全保留了果蔬原有的新鮮風味與營養,是果蔬汁是未來發展方向,市場前景十分廣闊。現階段NFC果蔬汁生產仍以高溫熱加工(80-120℃)為主,而果蔬熱敏性強,高溫熱加工易導致果蔬品質劣變,制約了我國果蔬加工業高質量發展。 為有效避免高溫熱加工對果蔬制品營養和品質的破壞、提高果蔬加工制品安全性及質量品質,針對NFC果蔬汁高溫殺菌品質差且貨架期預測難、超氧化物歧化酶(SOD)被高溫鈍化失去抗氧化活性等關鍵問題,項目組經過近10年的研究,發明了高壓協同殺菌及貨架期預測技術和高壓靶向激酶及創新工藝,研發了高品質NFC果蔬汁產品和高SOD活性功能產品,突破了高溫熱加工向高壓非熱加工轉變的技術瓶頸。 項目發明了“果蔬汁高壓協同殺菌及貨架期預測技術”,解決了產品品質差、貨架期短、預測難的問題:發明了“高壓+二氧化碳”、“高壓+乳酸鏈球菌素”、“超濾+高壓”等協同殺菌技術,提升了殺菌效果和產品品質,實現了NFC果蔬汁規模化生產,貨架期比單一高壓殺菌產品最高可延長70.0%、Vc和總酚分別比熱殺菌產品最多可高46.1%和20.3%;基于一級動力學模型發明了NFC果蔬汁貨架期預測技術,建立了酸性果蔬汁和低酸果蔬汁的精準預測模型。 發明了“高壓靶向激酶技術”,創新了SOD果蔬制品高壓加工工藝,研發了高SOD活性功能產品,開辟了果蔬功能酶定向利用新途徑:最高提高SOD活性達45.0%,研發的高SOD系列產品酶活性為市售同類產品的4.4-86.0倍。 本項目發明的高壓協同殺菌及貨架期預測技術、高壓靶向激酶技術及創新工藝主要應用于果蔬加工行業,有助于推動我國果蔬加工升級,促進產業高質量發展。其中超高壓技術作為食品加工共性技術,還可進一步應用于飲料、肉制品、水產品、功能食品、中式食品等產品的殺菌,以及功能成分提取、大分子改性、葡萄酒催陳等,具有廣闊的應用前景。
展開本項目突破了高溫熱加工向高壓非熱加工(5-600MPa)轉變的技術瓶頸,解決了果蔬加工的“卡脖子”技術。主要技術創新點如下: 1. 發明了果蔬汁高壓協同殺菌及貨架期預測技術,解決了產品品質差、貨架期短、預測難的問題,實現了高品質NFC果蔬汁的產業化。明確了果蔬汁耐壓菌為芽孢桿菌屬,以其為目標菌并結合草莓、黃瓜、芒果、橙等原料pH特性發明了“高壓+二氧化碳”、“高壓+乳酸鏈球菌素”、“超濾+高壓”等協同殺菌技術,提升了殺菌效果和產品品質,實現了NFC果蔬汁規模化生產,貨架期比單一高壓殺菌產品延長70.0%、Vc和總酚分別比熱殺菌產品高5.5-46.1%和10.3-20.3%;創新了NFC果蔬汁貨架期預測技術,建立了精準預測模型。 2. 發明了SOD高壓靶向激酶技術,創新了SOD果蔬制品高壓加工工藝,研發了高SOD活性功能產品,開辟了果蔬功能酶定向利用新途徑。從刺梨和沙棘等水果中分離純化了SOD,解析其分子特性和酶學性質;首次揭示了高壓通過修飾SOD二級和三級結構提高酶活機制,發明了高壓靶向激酶技術,最高激活SOD活性45.0%;首創了SOD口服液、SOD凍干粉、刺梨粉和沙棘粉高壓加工工藝,SOD活性分別為21500 U/mL、181000 U/g、155000 U/g和167000 U/g,為市售同類產品4.4-86.0倍。 項目創新了系列高壓靶向激酶、高壓協同殺菌及貨架期預測技術,開發了適合不同類型NFC果蔬汁的超高壓加工工藝,實現了NFC果蔬汁的高效殺菌和品質提升,推動了我國果蔬汁產業實現“中國制造”。
展開由農業部農產品質量監督檢驗測試中心(北京)對芒果汁、蘋果汁、黃瓜汁、柚子汁等超高壓NFC果蔬汁進行檢測,產品菌落總數、大腸菌群、霉菌和酵母數量均符合《食品安全國家標準 飲料》(GB 7101-2015)。 由中國檢驗檢疫科學研究院綜合檢測中心對中國農業大學送樣的SOD口服液檢測,產品SOD活性達21500 U/mL。
展開《食品安全國家標準 飲料》(GB 7101-2015)。
展開經過10多年的系統研發,NFC果蔬汁超高壓加工關鍵技術已經成熟,技術成果入選2017中國農業農村十大新技術、2015農產品加工業十大科技創新推廣成果,并榮獲2018中國產學研合作創新成果獎一等獎、長城食品安全科學技術獎特等獎。 2016年8月10日教育部組織由孫寶國院士為主任的專家組,對“果蔬汁‘超高壓+’加工技術研究與應用”進行了成果鑒定,認為該項目總體技術達到國際先進水平,其中超高壓+氣體、超高壓+nisin以及超高壓+超濾等技術處于國際領先水平。 2013年6月21日,北京市科委組織陳殿奎為組長的專家組對北京市科技計劃項目“超高壓技術在果品加工中的應用研究及示范”進行了驗收。認為:項目突破了超高壓果品加工關鍵技術與工藝,建成了年產能5000噸超高壓果品生產線1條,開發了8個超高壓產品,在國內首次實現了超高壓技術在果品加工中的工業化應用。項目成果帶動京郊果品基地建設和3000戶果農增收,具有較好的社會經濟效應。 項目技術成果已在山東、江西、貴州、新疆、重慶等全國14省市28家企業得到了推廣應用,建成了高品質NFC果蔬汁和高SOD活性果蔬功能食品加工生產線27條。截止2019年底,12家主要企業近三年累計新增銷售額 277476.87 萬元。
展開研發的超高壓NFC果蔬汁加工關鍵技術實踐的產業化模式主要分為技術服務和專利轉讓兩類。項目成果以有償轉讓、技術許可等形式轉移企業用于生產、示范、推廣,企業遇到無法解決的技術難題時,則以技術服務的方式開展研究,跟進解決相關技術難題。產業化實踐的典型案例如下: 1. 北京漫品食品有限公司是一家規模化生產超高壓果蔬汁的企業,通過技術服務的形式應用“高壓協同殺菌和貨架期預測技術”生產NFC果蔬汁系列產品,建立了2條NFC果蔬汁高壓加工生產線,近三年累計新增銷售額26000.00萬元。旗下品牌hey juice在國內率先推出高端鮮榨果蔬汁,在國內大多使用UHT熱殺菌的情況下,開創性的把超高壓技術引入工業化生產,不但在行業趨勢上引領品類潮流,而且在尖端加工技術上搶先一步。通過本項目的技術,北京漫品食品有限公司提高了果汁產品的品質,同時實現了節能降耗,極大增強了產品的競爭力,提高了公司的技術水平。 2. 重慶派森百橙汁有限公司是國內第一家NFC橙汁生產商,通過技術服務的形式應用“貨架期預測技術” 對NFC果蔬汁產品的貨架期預測,建立了2條高品質NFC橙汁加工生產線,近三年累計新增銷售額56614.00萬元。 3. 春歸保健科技有限責任公司是一家生產高品質刺梨產品的企業,通過專利轉讓的形式應用“SOD高壓靶向激酶技術和創新工藝”生產高活性SOD口服液,建立了2條高SOD活性果蔬制品加工生產線,近三年累計新增銷售額5717.00萬元,新增利潤742萬元。旗下黔之梨品牌刺梨純汁在有效提高SOD活性的同時,保留刺梨的營養成分和原有風味。基于本項目技術研發的SOD口服液還作為腫瘤病人特醫食品在中國醫學科學院腫瘤醫院進行臨床研究。 總結近10年產業化實踐的成功經驗:一是以核心技術先進性為基礎,項目研發的超高壓加工技術處于國際領先地位,該技術為我國果蔬加工業發展提供了有力的技術支撐,有益于引領產業高質量發展,推進我國健康食品產業技術重大變革;二是研發產品要符合市場需求,項目成果創新了高品質、高質量、高營養的果蔬制品,研發產品符合我國消費者對“健康食品”的期待,符合我國市場對新型果蔬產品的需求,產品市場競爭力強;三是雙方緊密合作充分信任,產業化合作雙方對技術要點難點的溝通需開誠布公,相關試驗結果需及時反饋跟進,使技術的持續研發和完善落到實處,有利于推進技術的高效應用和切實落地。
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