以技术突破指导产品加工 亚热带果蔬实现高值化利用

本报记者 王 薇

　　随着我国经济进入高质量发展阶段，人民生活水平不断提高，膳食结构也发生了很大改变。从2015年中央农村工作会议提出“树立大农业、大食物观念”、2016年中央一号文件写入“树立大食物观”，到今年全国两会上习近平总书记在参加政协农业界、社会福利和社会保障界委员联组会时再次强调“要树立大食物观”，国家对“大食物观”的重视可见一斑。“大食物观”意味着调整产业结构，全方位多向度提高食物保障能力，满足人民日益多元的食物消费需求。近年来，围绕“树立大食物观，做强大食业”，国内食品领域的多位专家学者孜孜不倦于推动食品产业高质量发展。为此，本报特别策划推出“树立大食物观，做强大食业”专栏，以访谈、走访等多种形式，采访食品领域知名专家，深度报道他们在推动形成食品工业大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局进程中的具体实践，探寻如何让“大食物观”真正落地。

　　食品营养与健康是重大国家战略与民生需求，发展营养功能食品产业是保障国民健康的重要途径。在去年11月出炉的2020年度国家科学技术奖中，“营养健康导向的亚热带果蔬设计加工关键技术及产业化”食品项目成果跻身其中。近日，记者围绕这一科技成果采访了项目牵头人广东省农业科学院副院长、广东省现代农业产业技术体系“农产品初加工与深加工”创新团队首席专家张名位。在他看来，针对不同人群的营养功能食品精准加工是实现营养调控的关键，也是食品科技领域的前沿课题，而以“食药同源”的特色农产品为原料精准加工的营养功能食品是重要的发展方向。通过技术创新，将龙眼、荔枝等通常以鲜食为主的亚热带水果精准加工成保健食品、特膳食品，确保产品的营养充足性和功能有效性，可以满足不同消费群体的多元需求。

张名位团队开展科研工作

　　张名位介绍，从2003年开始，项目研发团队聚焦龙眼、荔枝、苦瓜、葛根等“食药同源”的亚热带地区特色果蔬，在深入挖掘其营养健康效应机制的基础上，针对其功能特点开展设计性精深加工，研发适合不同人群的营养功能食品，突破了亚热带果蔬长期以鲜销和干制初加工为主、精深加工的高值化产品少、产业综合效益不高等瓶颈，推动了产业提质增效发展。团队不懈的努力也取得了累累硕果，记者了解到，该项目成果整体技术达国际领先水平，获授权发明专利36件，核心专利获中国专利银奖1项，发表SCI论文82篇，研发新产品28个，获保健食品批文7个。

项目成果实现三大创新

　　人们在剥过龙眼、荔枝后手上会很黏，而这种高黏性让亚热带水果精准加工面临困难。张名位告诉记者，亚热带果蔬加工的技术难点主要集中在以下三方面：

　　一是亚热带果蔬原料的营养健康机制不清楚，导致加工利用缺乏导向依据和理论基础。活性物质复杂，主要活性成分的具体化学组成及其精细结构特征表征难，导致活性物质基础不明确；对其主要营养健康效应的认识仅停留在传统消费习俗上，具体作用机制不清楚，量效构效关系不明确。二是营养导向的加工技术缺乏或受瓶颈制约，导致无法实现高效精准加工。亚热带果蔬高糖高黏，活性成分提取率低，难以兼顾高活性与高得率；原料加工过程中活性成分损失严重，难以实现其活性稳态增效。三是产品设计的营养和功能针对性不强，高附加值产品少，产品难以满足不同人群的营养功能需求和消费者对产品类型多元化的需求。

　　创新团队在多年的不懈努力中，实现了项目的三大创新点。

　　一是系统解析了亚热带特色果蔬中多糖、多酚和三萜等主要活性物质的化学结构，揭示其主要营养健康效应分子机制，解决了其健康食品设计创制主要物质基础不明确、量效构效关系不清楚的问题。创建龙眼荔枝活性多糖级分快速分离技术，分离效率提高1倍以上，率先解析其免疫调节主活性级分的一级和高级结构，明确了主要活性空间结构特征。从龙眼、荔枝和苦瓜中鉴定多酚和三萜类新化合物34个和首次报道已知化合物42个，首次明确槲皮素-3-芸香糖-7-鼠李糖苷是荔枝的主要酚类组分（占总酚含量46.6%）。通过化学、细胞、动物等不同水平的系统研究，阐明了原料主要健康效应机制。发现龙眼荔枝多糖对肠道黏膜损伤具有明显的保护作用，揭示了其通过增强肠道组织的黏膜免疫功能从而增强全身免疫活性的作用机制。同时发现龙眼多糖与肠道微生物相互作用，通过肠脑轴作用于大脑，起到促睡眠作用。这一发现科学地阐释了龙眼“安神”“滋补”作用的科学机理。此外，项目还阐明了荔枝、葛根多酚对于过量饮酒引起的肝脏损伤保护机制以及苦瓜三萜基于刺激胰岛素分泌与葡萄糖吸收的降糖活性机制。

　　二是突破亚热带果蔬活性物质高效提取制备关键技术，设计创制亚健康人群专用功能食品，实现营养健康导向的特色农产品精准加工与增值利用。基于龙眼荔枝活性多糖免疫调节等活性的构效关系研究发现，发明了龙眼荔枝多糖物理场辅助-酶降解提取与发酵乳杆菌可控降解的高活性多糖制备技术，多糖得率明显提高，平均分子量降低45%—51%，免疫调节等生物活性显著增强；发明结合态多酚释放的酸水解制备技术和乳酸菌发酵释放制备技术，总酚提取率提高1倍以上，提取物的抗氧化明显提高；发明了苦瓜三萜-多糖联合提取技术，原料利用率提高80%；以活性多糖、多酚为重要功能性成分，设计创制出具有免疫调节、改善记忆和睡眠、护肝和改善糖代谢等功能的系列产品，获保健食品批文7个。

　　三是创建亚热带果蔬活性物质稳态增效的原料整体利用加工关键技术，设计创制系列特膳食品并实现产业化。发现龙眼、荔枝适度热加工裂解多糖，促进多糖蛋白复合物形成，提高其免疫活性，创建了促进多糖-蛋白复合物形成并增强多糖免疫调节活性的龙眼、荔枝变温节能干燥-冷冻超微粉碎的龙眼全粉制备技术；在发现苦瓜降糖活性成分三萜的苦度与其降糖活性之间存在正相关关系的基础上，研发出苦味抑制结合微胶囊包埋的低苦味苦瓜全粉制备技术，解决高活性苦瓜粉苦度影响其应用的难题；以上述果蔬全粉为基质，设计创制出适宜肠道损伤、糖代谢异常等人群食用的特医特膳食品新产品。据了解，这些产品在全国1000多家医院实现了临床应用，显著改善患者营养水平。

产品研发全面开花

　　在整个项目的推进中，张名位坚持以营养健康为导向。在他看来，营养健康导向重点体现在两方面：一方面，项目针对不同人群营养需求与病理生理代谢特征，精准设计产品配方模式；在明确产品营养与功能特性之后，再筛选原料和功能性成分，确保原料和功能成分选择合适，产品功能定位准确。另一方面，深入挖掘不同原料的健康功效机制，为产品研发奠定科学理论，提供量效构效指导依据；创建活性保持与原料增效利用的精准加工技术，确保产品的营养充足性和功能有效性。

　　“在营养健康导向下，项目的创新性成果与亚热带特色农产品生产加工全产业链的各个环节紧密对接。”张名位认为，原料营养健康功效机制研究丰富了亚热带果蔬基础科学理论，为特色农产品实现优质优价以及区域品牌打造、引导消费等提供了科学支撑。

　　张名位介绍，活性稳态增效加工技术主要是在广东泽丰园农产品有限公司、广州市清香农产有限公司等一些农产品加工企业转化应用，开发了高品质果干、果蔬健康食品配料等；活性成分提取制备技术主要是在无限极（中国）有限公司、广东生命一号药业股份有限公司等食品加工企业转化应用，设计开发了保健食品和特膳食品。他举例说，自2005年起，与广东生命一号药业股份有限公司开展紧密的产学研合作。由于对龙眼益智功效物质基础缺乏认识，公司在生命一号口服液研发初期，仅将牛磺酸和磷脂作为产品的功效成分。在产学研合作中，项目团队探明了龙眼多糖改善学习记忆活性及其作用机制、明确龙眼多糖与牛磺酸、磷脂协同改善记忆的组效关系，为产品功能声称提供了科学理论依据。在此基础之上，项目团队指导公司在产品品控管理中新增加多糖含量作为衡量产品品质的重要指标。此外，在发现β-1,6-半乳糖结构是龙眼多糖改善记忆重要活性位点后，建立龙眼多糖超声强化-复合酶解制备工艺技术，实现了活性位点的充分暴露，从而指导企业优化产品加工工艺，有效保证了活性多糖的提取效率，进一步稳定了产品的功效和品质。据了解，相关产品最高年销售额超过6亿元。

创新链与产业链融合加速

　　此次项目合作单位涉及多个领域，有高校、科研院所、药企、食品企业，这种多领域交叉合作对于项目的落地起到了怎样的作用？张名位告诉记者，项目牵头单位广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所联合华中农业大学和中国科学院华南植物园主要是探究亚热带特色果蔬中的主要健康功效成分，揭示其健康功效机制，为加工利用明确方向与依据。此外，广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所联合企业开展加工关键技术突破和产品设计研发。企业的作用则是把高校和研究所的研究发现和技术最终转化为产品推向市场。“各单位的功能定位分别处在整个创新链条的不同阶段，相互支撑，形成有机整体，实现了创新链与产业链的有机融合。”张名位说。

　　张名位告诉记者，通过项目构建起的“理论创新、技术突破、产品创制、产业化应用”上下游贯通的营养健康导向的特色农产品设计加工理论与关键技术，为“食药同源”特色农产品的精准加工提供了示范和样板。“项目成果的创新思路与研究模式可以复制推广到其他特色农产品资源的加工利用，从而推动产业提质增效。”

　　张名位透露，下一步还将继续拓展项目成果的应用。一方面，加快亚热带特色果蔬精深加工企业和产品品牌建设，通过政府、科研单位和相关企业合力推进，打造更多标杆企业和示范企业，带动产业共同发展。另一方面，在保障产品营养功能特性的基础上，不断创新产品形态与消费方式，适应不同消费层次、群体、场景的需求。同时，通过加强营养健康科普知识的宣教，让人们对营养健康食品及其对身体健康的重要作用有科学的认知。通过消费者需求的升级，倒逼相关企业向营养健康转型，提高产业的整体水平和效益。