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【平台巡礼】农业农村部杂粮加工重点实验室: 助力小作物变身大产业
文:闵秀玲   图:欣闻 李佳音   来源:新闻中心

编者按:高校科研平台建设是促进高等教育高质量、内涵式发展的重要内容,是提高人才培养质量,提升内涵建设水平,增强教育服务发展的有力抓手。学校紧扣创建特色鲜明、国内一流的总体目标,不断完善和创新科研平台管理和服务机制,加大投入,努力改善科研平台条件,为科研平台的建设和发展增加动力。新闻中心“平台巡礼”栏目,走进学校省部级及以上科研平台,带领读者一窥研究者们的“千与千寻”。今天推出第三期,走进农业农村部杂粮加工重点实验室。


杂粮通常是指水稻、小麦、玉米、大豆和薯类五大作物以外的粮豆作物。


如何选育更优质的种子?如何让作物更高产?如何让粮食更高值?如何让粮食更安全更健康?……在成大,有这样一个实验室,围绕杂粮“做文章”,让小小的杂粮“腾飞”成大产业。



农业农村部杂粮加工重点实验室主要围绕杂粮优质专用品种的选育与高产栽培、杂粮精深加工与产业化示范、杂粮营养作用机制等方面开展多学科交叉性研究,致力于实现“农民因种植杂粮而致富、企业因加工杂粮而盈利、人民因食用杂粮而健康”。


从“01-N”,优质原粮这样诞生


谷雨前后,我国大部分地区已进入春播春管的关键时节。


行走在凉山州昭觉县海拔2000米的山区,空气清新,温度宜人。刚刚过去的4月,重点实验室向达兵、邬晓勇等专家马不停蹄“送技上门”,先后赴昭觉县、布拖县等多地进行苦荞高产高效种植技术培训,现场指导当地农户苦荞的开沟、播种、施肥、覆土等关键技术,助力打好春播这一全年农业生产的第一战。


茫茫大凉山,苦荞是彝族群众赖以为生的主要口粮。凉山州东部的昭觉县素有“苦荞麦之乡”的美誉,这里种植着10万余亩苦荞,优越独特的生态环境造就苦荞得天独厚的“栖息地”,在昭觉广泛种植的 “西荞1号”“米荞一号”就诞生于重点实验室。


农业发展的核心技术在良种。在研究人员眼中,一种理想的苦荞品种应兼具适应性强、优质、高产、抗倒伏、出粉率高、适口性好等特征。重点实验室首席专家赵钢教授领衔的团队,对凉山苦荞地方品种“额洛乌且”进行遗传诱变,历经9年对变异后代的系统选择、测试、多年多点区试,最终确定西荞一号新品种,这是我国第一个通过诱变育种选育出的突破性苦荞新品种。2001年,“西荞一号”通过国家品种委员会审定,在四川、云南、贵州等6省区推广使用,取得了显著的社会经济效益,引起世界荞麦界的关注和高度评价。随后,重点实验室主持选育的米荞一号,是世界上首个获得种壳薄、易脱壳、生物黄酮含量高等优点的苦荞新品种,2009年通过四川省品种委员会审定,受到国内外有关专家的高度认可。


今年,实验室在新品种上又取得了新突破,选育出“成苦2号”苦荞品种,具有产量高、抗倒伏、出粉率高等突出特点。近年来,实验室选育苦荞新品种7个,有力地丰富了杂粮品种,提高农业综合生产力。


有了良种,还需要“良法+良技”的配套“加持”,才能助力粮食丰产丰收。


硒元素是人体必须的微量元素之一。2019年,重点实验室开始研究富硒提质增效栽培技术,研发出富硒营养液和无人机喷施作业等技术。从2020开始,实验室联合昭觉县政府、凉山苦荞加工龙头企业四川环太生物科技有限公司在昭觉县进行大面积推广,打造高值化富硒苦荞生产示范基地,实现当地苦荞每亩增产至150Kg,富硒苦荞价格提高了10%,以推广示范的5万亩计算,促进农民2年产值增收840万元,极大激发了农民种植积极性,带动了周边高值化苦荞生产,提升昭觉苦荞品质,塑造昭觉苦荞品牌。



实验室将科研创新与扶贫工作高度融合,针对当地农户知识不足、信息和资源缺乏、服务支撑不够等问题,研究人员深入田间地头,走进车间厂房,从指导优良品种示范推广、科学的栽培管理技术,参与到加工企业的引进、专业合作社的建设,带领推动一系列新技术落地,团队建立了“全方位、多层次、多形式”的校地企合作、政产学研用有机结合的长效工作机制。


从田间到舌尖 神奇“魔法”在这里


实验室,苦荞酒、苦荞茶、苦荞酥饼、山葵酸奶……琳琅满目的杂粮制品陈列在室,包装精美品类多样,让人垂涎欲滴。风选机、膨化机、冷冻干燥机等设备一应俱全,这里就是一座微型加工厂。


精深加工是对杂粮二次以上的加工,主要是对黄酮、多酚、蛋白质等新营养资源及活性成分,以物理、化学或生物的办法来提取和利用,最大限度提升杂粮附加值。据测算,精深加工可以使粮油薯增值2倍至4倍。


农产品加工上连接农业、农村和农民,下连接工业、城市和市民,贯通一二三产业。近年来,在国家大项目的资助下,实验室围绕“杂粮全产业链”研究,取得了一系列国内外公认的研究成果。


一款畅销养生苦荞酒是重点实验室“点石成金”的杰作。


苦荞是一种高营养价值的杂粮作物,是保健酒市场上的明星作物。然而苦荞酒加工过程中,苦荞中的高价值活性成分损耗较大,致使苦荞酒养生效果大打折扣。为突破这一难题,杂粮加工重点实验室从“减损”和“提质”两方面入手,通过优选功能菌种混合发酵、生物萌发,优化苦荞活性成分提取工艺,有效地提升了苦荞酒中的活性成分含量,促进了苦荞酒达到“养生”效果,也提升了苦荞原料的利用率,目前基于该技术实验室已申请国家发明专利4项。


实验室与四川环太实业有限公司、西昌正中食品有限公司、燕之坊食品有限公司等杂粮知名企业紧密合作,创新开发苦荞茶、苦荞酒、苦荞面条、糕点等杂粮产品50余项,新建杂粮生产线10条,研发的苦荞脱壳制米技术、苦荞茶加工技术、苦荞芽苗菜生产技术成果及产品在企业成功实现转化,累计实现新增产值超过10亿元。


今年年初,由成都大学牵头,重点实验室的赵钢、邹亮和向达兵三位教授为项目主要完成人的“荞麦产业提质增效关键技术集成与应用示范”项目获得全国商业科技进步特等奖。项目围绕荞麦全产业链开展联合攻关,创新荞麦“一线两点三结合”全产业链研发模式,在全国荞麦产区进行大面积推广应用,相关成果在全国30余家知名企业实现成功转化,对提升我国边远高寒山区农业产业化水平,产生了显著的经济社会效益。



近年来,实验室获授权专利40余项,获得四川省科技进步一等奖2项、二等奖3项、三等奖5项,有力推动了杂粮产业发展,对种植杂粮边远山区农民的脱贫以及维护地区稳定均有重要意义。


“产业有需求,科学家有响应”。随着健康生活理念的普及,实验室着眼大健康产业,聚焦不同人群的膳食营养需求,产学研结合,进一步提升杂粮加工技术水平,开发快熟杂粮伴侣、即食杂粮冲调代餐粉等杂粮产品和全谷物食品等,使杂粮产品向方便、营养、保健多元化深加工产品方向发展,延伸产业链和提高行业整体效益。


从吃到“吃好” 给产业装上一颗“最强大脑”


杂粮不易煮熟、口感粗糙、不易消化吸收成为制约消费的主要难题。


不用担心,杂粮营养与功能效用研究室会“出手”,它是杂粮产业链条上承上启下的“脑力担当”。


“团队聚焦杂粮营养功能成分分析及其作用机制研究,以深入解析杂粮的特色营养功能因子‘是什么’,以及这些因子为什么可以改善人体代谢、调节机体免疫,让消费者吃了更营养和健康等问题,在指导原材料选育和企业加工技术改进方面体现了重要的作用”。实验室副主任彭镰心教授介绍。



在实验室,各种精密分析设备为进行相关研究提供硬件支持。以电子鼻、电子舌、电子眼为代表的智能感官分析系统将化身“试吃员”,“好不好吃”“口感如何”将通过数据一一呈现,构建的大数据库将为研究人员开发出容易被消费者接受的杂粮产品提供“最强辅助”。


一种适用于糖尿病人的八宝粥就出自团队之手。营养健康研究团队长期围绕荞麦、藜麦、青稞的降血糖功能因子开展了系列研究工作,发现了荞麦芦丁和手性肌醇、藜麦膳食纤维和多肽、青稞beta葡聚糖等具有显著的降血糖作用,由此开发出适合糖尿病人食用的特色杂粮八宝粥,既能满足糖尿病人的日常营养需求,又利于改善糖尿病及其相关并发症。


实验室为藜麦建立“生长发育记录本”,通过对来自世界范围多地区的多批次藜麦进行质量控制研究,建立藜麦化学指纹图谱,为藜麦质量控制提供更全面的参考依据;在藜麦多糖降血脂和肠道菌群调节方面进行探索,证明了膳食干预藜麦多糖可有效降低血脂血平,并初步探索了藜麦多糖降血脂的作用机制,为藜麦的精深加工及产品开发提供了思路;首次建立苦荞黄酮类成分药代动力学分析技术,众多创新成果和“秘密”在这里被发现被揭晓。


“民以食为天,食以安为先。”团队还以杂粮的安全性和可控性为目标,围绕农药残留、真菌毒素及重金属富集等,系统性地开展杂粮安全性研究工作。由实验室开发的一款绿色抗真菌剂,为杂粮贮存安全提供保障,获得国家专利授权。



目前,实验室面积2400平米,固定与流动人员36名,其中具博士学位人员比例达74%以上,形成了一支老中青、学历、学科搭配合理的研究团队,成为实验室戮力同心矢志前行的有力支撑。


实验室还积极面向大众, 积极开展杂粮科普宣传活动。同时,实验室还是是生物、化学、药学相关专业教育最重要的组成部分,是农艺、食品、生物、药学相关本科以及研究生的培养提供科研基地与实训基地,成为学校组织实验教学、开展创新性科学研究、培养学生实践能力、激发学生创新精神和创新活力的重要基地。


十几年前,我国燕麦、荞麦的规模型加工企业不到20家,产值十几亿元;如今,据统计,规模性的燕麦、荞麦加工企业就有150多家,全部企业的产值超过170亿元。成大人用智慧和汗水为颗颗的杂粮插上“翅膀”,履行大学责任,展现科学家的担当。


【平台巡礼】往期链接:

第1期:抗生素研究与再评价四川省重点实验室: 为民众健康铸长城 

第2期:国家新抗生素菌种保藏管理中心:守护种子“芯片” 

  2023年05月22日 09:03  成都大学新闻网