纵观我国杂粮产业近30多年来的发展历程,以及国内外农业发展的实践和经验证明,产业化是发展现代农业的有效途径。对于杂粮生产来说,其产业化的核心是以市场为导向、以主导产品为重点,通过延长杂粮产业链条的方式把其产前、产中和产后环节有效的衔接起来,以提高杂粮产品的科技含量和附加值。杂粮产业化可进一步扩大农户生产经营外部规模,实现杂粮小生产与大市场的有效对接,使杂粮生产的规模效益得以较好的体现,从而让杂粮种植户更多的分享杂粮产业化发展过程中带来的价值。
结合我国目前杂粮产业的发展现状,及参考和借鉴国外的杂粮产业的科技带动产业发展的进程,我们总结出来,依靠科技创新带动我国杂粮产业的发展应该从以下几个方面开展技术攻关,各个击破,才能逐步实现我国杂粮产业的现代化发展,为人民群众美好生活的实现尽一份力。
1、开展小杂粮品种筛选鉴定,加强小杂粮品种改良创新工作
小杂粮营养丰富,是重要的营养、保健食品源。目前,我国虽然有一些品牌小杂粮产品生产基地,并在国内外有一定的声誉,但缺乏明确的基地生产区域、生产条件、产品质量标准、加工储运设备、主栽品种等。但是由于小杂粮产业开发多年以来没有引起足够的重视,小杂粮品种改良研究力量相对薄弱而且分散,严重影响了小杂粮产业发展,因此,开展小杂粮品种的改良研究工作,尽快选育一批商品性好、在国际市场有竞争力的新品种;对名优农家品种及时进行提纯复壮,加速良种繁育;积极引进国外品种资源,尤其对国际市场走俏的品种要加强开发力度,进行多点试验示范研究,以扩大种植面积,形成规模。
2、应用新型技术在初级加工基础上进行增值技术研究
以增加产品附加值为主要目标,采用新型分离技术,对现有分离工艺进行优化改良,在初级加工基础上开展深加工增值研究开发。如加拿大已经有170余种燕麦食品上市,加拿大农业与农业食品部的燕麦加工专利技术生产的燕麦初级产品包括:麸皮、面粉与抽提物,每吨去壳燕麦的价值由400美元增加到4000美元。对初级产品继续进行改良与改性,并应用新型纯化技术处理,可以得到β-葡聚糖、蛋白与淀粉等二级产品,这样每吨的价值可以增加至26000美元。近年来在燕麦中发现的含量较低的化合物具有极高的价值特性,可以作为保健品或医药配料与产品。这些分子可以代表第三级产品,这样可提高其作为天然稀有植物化学资源从而将价值提高50000—100000美元/吨,但是这些组分目前还没有标准样品。因此,我们必须分离得到较多数量的这些化合物,从而用于品质控制的标样、结构鉴定及其在燕麦粒中的分布研究,用于纯化的更有效方法还有待开发。美国已经利用燕麦与燕麦麸皮开发出Oatrim(一种谷物提取的纤维,作为脂肪替代品使用和食用)、NutrimX(一种燕麦β-葡聚糖提取物)与 Z-Trim等商品化功能性食品配料并广泛应用于食品工业。日本将荞麦淀粉与蛋白提取后,制成功能性荞麦蛋白添加剂,然后将荞麦淀粉 广泛应用于变性淀粉工业、粘合剂生产、宠物饲料生产、药物缓释剂的生产,荞麦面是日本民间招待客人的主要饭食,同时荞麦保健品的开发在日本也受到广泛关注。
3、杂粮功能性食品与保健品的开发研究
杂粮富含各种生理功能活性物质,充分利用这种资源开发各种功能性食品与保健品是杂粮开发的一个重要方向。包括:杂粮中生物活性物质的分离、鉴定、特性与生物效率的确定;生物活性物质的保健作用及减少慢性疾病危害的作用机理研究;通过新工艺将这些生理活性物质开发成为应用于食品与非食品产品的配料;开展分析与制备色谱分离技术的开发,从而有效的从杂粮原料中分离与纯化天然产物与植物化学组分,杂粮中天然产物的结构鉴定包括异黄酮、黄酮、黄酮醇皂角苷、类固醇、菇类化合物、生物碱、毒枝霉素、植物抗毒素与多酚类化合物等;杂粮种子制粉各部分及食品饲料配料的酚类抗氧化剂分析;杂粮种子中植物化学素与植物营养素在食品与非食品应用过程中的结构—功能特性研究,从而提高粮食作物的价值。如将燕麦与大豆作为一个取代合成抗氧化剂的天然资源进行品种筛选,抗氧化剂加入食品中防止其变味并延长保质期,燕麦与大豆等杂粮是这些化合物的天然资源,研究不同杂粮原料品种的活性提取物的抗氧化特性,酚类化合物及其在谷物与油料抗病力中的作用,也是杂粮增值研究领域的一个重要方向。
4、注重杂粮食品的流变特性与结构特性研究
现代食品工业所期望的功能特性的形成主要源于传统食品原料,如碳水化合物、脂肪、蛋白质形成的粒子与聚合物网络。目的是更好的了解生物聚合物的流变学与相转变行为与加工及产品品质之间的关系。源于生物材料的主要聚合物包括:蛋白质、淀粉、纤维素、油与天然纤维,当这些聚合物经受大的温度变化时会发生许多的相变化,即随着温度的增加从非定型态到橡胶态到液态。聚合物发生相变化时的温度称为相转变温度,也称为玻璃化温度、凝胶/变性温度、熔化温度等。这些聚合物在它们的不同相阶段表现出显著的流变特性变化。在一个复杂的化学基质体系中,高分子起着一个非常重要的作用,决定其功能特性。对杂粮中与制粉及加工效率、终产品的结构品质、保健特性等有关的高分子化合物的组成和物理化学特性的研究[3]。由植物非消化性多糖组成的膳食纤维具有减少肠道疾病、降低血糖与胰岛素水平、防治Ⅱ型糖尿病及降低心血管疾病等作用。为了更好的理解这些多糖的作用机理,我们需要对其保健特性、生理反应以及与这些特性有关的多糖溶解性与粘弹性等进行评价。而这些特性是由多糖的结构与分子量控制的,因此我们需要对这些特性进行研究,并开发出它们得到快速评价方法,从而通过新配料、新制粉与加工工艺等的应用,研究出具有有效的保健食品。在食品工业中,要制备美味、营养与美观的食品,要求我们对结构、加工条件与宏观物理、化学及生物化学特性之间的相互关系有深入的了解。
5、杂粮食品的品质改良研究
重点考虑其食品特性、营养特性与消费者的喜好性。大多数杂粮都具有口感较差的缺陷,这也是制约杂粮消费的一个重要因素,因此,我们需要研究开发有效的加工体系,利用农产品原料制造高品质增值产品。通过基础研究了解贡献于食品风味与功能特性的食品组分及其相互作用;食品加工前后的感官品质测定;开发有效环保的工艺将食品原料及其分离的组分转化为高附加值产品;预测与评价食品营养、 感官与加工品质的新技术研究。
6、开展杂粮的多元化利用途径研究
根据不同杂粮的原料特性与人们的消费习惯,将杂粮原料深加工转化为健康方便食品、休闲食品、食品配料及生物质材料与产品等。以高粱为例,世界上24%的高粱用于人类食用,84%的高粱用于动物饲料。美国约有21%的高粱用于乙醇生产,美国过去主要将高粱用于饲料、宠物食品与乙醇;目前美国有八个采用高粱作为原淀粉生产乙醇的工厂,大部分的乙醇工厂每年产量约为1.2万升;近些年来,美国国家高粱生产者协会正在与食品与营养保健专家合作以帮助美国消费者重新认识和发现高粱这种保健的环保型作物,以期将其用于早餐谷物、休闲食品、烘焙与酿造工业,实现高粱的综合利用价值。在非洲与印度,食用高粱已经有数千年的历史,传统食品包括:如稀粥、高粱饼(未膨松面团所制面包)、曲奇饼干、糕点、蒸肉丸和高粱芽酒;新型食品包括:早餐谷物、面包、蛋糕、休闲食品、面条等;日本从美国进口高粱制成高粱粉应用于各种食品中,如休闲食品、烘焙产品、粥、大米替代物与其它食品配料。日本的休闲食品公司已经利用高粱生产出一种片状高粱食品,并成功上市。近年来高粱的综合利用开发在美国等国家引起了高度的关注与兴趣,包括高粱功能性食品添加剂(减肥、抗氧化、色素、高粱蜡)、燃料酒精等;在日本,50克荞麦挂面的售价高达82美元,一听易拉罐荞麦乳的价格为4.5美元,白高粱粉也已经广泛应用在休闲食品的开发。
综上分析,对我国杂粮深加工技术研究开发还需做好以下几点:(1)进一步构建和完善我国主要优质杂粮品种的基本营养组成与功能性成分等的基础数据库;(2)深入研究谷物杂粮单粒籽粒结构特性 (包括硬度等)、描述评价体系及其与加工品质的关系研究(包括去皮制粉技术),为杂粮初级加工(分离与制粉)等提供依据;(3)研究与制粉及加工效率、终产品的结构品质等有关的高分子化合物(淀粉、蛋白质、脂肪、纤维)的组成和物理化学特性等增值加工品质研究,为这些组分的深加工与综合利用提供依据;(4)对具有特殊保健功能杂粮的功能因子的性质、结构、功能与稳定性及其分离富集技术进行研究;(5)对地方特色的传统杂粮食品的品质及其加艺进行调查研究,为其品质改良与工业化开发提供依据;(6)现代食品高新技术在杂粮深度开发中的应用研究。杂粮深度开发涉及的高新技术应用主要包括生物酶技术、发酵工程、挤压技术、低温超细微粉碎技术、高压气流粉碎技术、色谱分离纯化技术、微胶囊化技术、湿法热剪切、微波辅助萃取技术、超声提取技术、超临界CO 2 萃取技术、再结晶技术、真空冷冻干燥技术、超滤等新型分离纯化技术、冷冻干燥技术、高压加工技术、计算机图像分析技术、红外品质控制技术等;(7)新型杂粮健康食品开发及其综合利用研究。充分利用杂粮的保健功能特性,开发各种健康方便食品、食品配料、保健品与生物质材料等。如谷物基质益生食品、挤压蒸煮方便面、抗性淀粉、功能性膳食纤维、速冻食品、各种功能性食品、方便休闲食品、变性淀粉等;(8)我国主要杂粮及其食品的品质评价体系与量标准的研究;(9)开展对杂粮产业化专用设备的研发,改变目前我国杂粮产业生产规模化程度低、能耗高的现状。