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NFC果蔬汁超高压加工关键技术

  • 领域:

    农产品加工业

  • 来源:

    重点研发 国家部委计划 地方政府计划 其他

  • 单位:

    中国农业大学

  • 地址:

    北京 北京市 海淀区 清华东路17号

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单位简介

中国农业大学作为教育部直属高校,是我国现代农业高等教育的起源地,其历史起自于1905年成立的京师大学堂农科大学。1995年9月,北京农业大学与北京农业工程大学合并成立中国农业大学,江泽民同志亲自题写校名。现任党委书记姜沛民,校长孙其信。 历经百年的世纪风雨,中国农业大学已经发展成为一所以农学、生命科学、农业工程和食品科学为特色和优势的研究型大学,形成了特色鲜明、优势互补的农业与生命科学、资源与环境科学、信息与计算机科学、农业工程与自动化科学、经济管理与社会科学等学科群。学校共设有19个学院,涉及农学、工学、理学、经济学、管理学、法学、文学、医学、哲学等9大学科门类。在第四轮一级学科水平评估中,包括食品科学与工程在内的6个一级学科获评A+,获评A+的学科数量在全国高校中排名第六位;拥有3个国家重点实验室,1个国家工程实验室,2个国家工程技术研究中心,1个国家级国际联合研究中心,93个省部级重点实验室(中心、基地),1个国家级野外科学观测研究站,8个省部级野外科学观测研究站。 中国农业大学围绕人类营养与健康,以国家农业科技重大需求和国际学术前沿为导向,开展高水平科学研究、社会服务和文化传承与创新。在生物育种、健康养殖、兽医公共卫生安全、农业绿色发展、农业工程、食品制造、中国农业农村发展与全球食物安全等领域的研究居国内外领先水平。 国富民殷、强农为本。解民生之多艰,育天下之英才,是学校百年不变的追求。数代农大人情系乡土,忧患苍生,为实现中国人千百年来的温饱和富庶之梦不遗余力,与祖国和人民保持着最紧密的血肉联系,形成了学校特有的勤勉持重、爱国忧民的精神传统和严谨求实、厚德博学的办学传统。今天的中国农业大学,以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,以培养“三农”人才,提升农业科技水平为己任,保持农业优势学科,发展多种新兴学科,同瞬息万变的世界紧密相连,与日新月异的科技同步发展,朝着建设中国特色、农业特色的世界一流大学目标阔步迈进。展开
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项目介绍

成果项目的功能、性能、型号、用途和适用范围

非浓缩还原(NFC)果蔬汁是将新鲜水果蔬菜清洗后压榨出汁,经杀菌后直接灌装(不经过浓缩及复原),完全保留了果蔬原有的新鲜风味与营养,是果蔬汁是未来发展方向,市场前景十分广阔。现阶段NFC果蔬汁生产仍以高温热加工(80-120℃)为主,而果蔬热敏性强,高温热加工易导致果蔬品质劣变,制约了我国果蔬加工业高质量发展。 为有效避免高温热加工对果蔬制品营养和品质的破坏、提高果蔬加工制品安全性及质量品质,针对NFC果蔬汁高温杀菌品质差且货架期预测难、超氧化物歧化酶(SOD)被高温钝化失去抗氧化活性等关键问题,项目组经过近10年的研究,发明了高压协同杀菌及货架期预测技术和高压靶向激酶及创新工艺,研发了高品质NFC果蔬汁产品和高SOD活性功能产品,突破了高温热加工向高压非热加工转变的技术瓶颈。 项目发明了“果蔬汁高压协同杀菌及货架期预测技术”,解决了产品品质差、货架期短、预测难的问题:发明了“高压+二氧化碳”、“高压+乳酸链球菌素”、“超滤+高压”等协同杀菌技术,提升了杀菌效果和产品品质,实现了NFC果蔬汁规模化生产,货架期比单一高压杀菌产品最高可延长70.0%、Vc和总酚分别比热杀菌产品最多可高46.1%和20.3%;基于一级动力学模型发明了NFC果蔬汁货架期预测技术,建立了酸性果蔬汁和低酸果蔬汁的精准预测模型。 发明了“高压靶向激酶技术”,创新了SOD果蔬制品高压加工工艺,研发了高SOD活性功能产品,开辟了果蔬功能酶定向利用新途径:最高提高SOD活性达45.0%,研发的高SOD系列产品酶活性为市售同类产品的4.4-86.0倍。 本项目发明的高压协同杀菌及货架期预测技术、高压靶向激酶技术及创新工艺主要应用于果蔬加工行业,有助于推动我国果蔬加工升级,促进产业高质量发展。其中超高压技术作为食品加工共性技术,还可进一步应用于饮料、肉制品、水产品、功能食品、中式食品等产品的杀菌,以及功能成分提取、大分子改性、葡萄酒催陈等,具有广阔的应用前景。

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主要技术创新点

本项目突破了高温热加工向高压非热加工(5-600MPa)转变的技术瓶颈,解决了果蔬加工的“卡脖子”技术。主要技术创新点如下: 1. 发明了果蔬汁高压协同杀菌及货架期预测技术,解决了产品品质差、货架期短、预测难的问题,实现了高品质NFC果蔬汁的产业化。明确了果蔬汁耐压菌为芽孢杆菌属,以其为目标菌并结合草莓、黄瓜、芒果、橙等原料pH特性发明了“高压+二氧化碳”、“高压+乳酸链球菌素”、“超滤+高压”等协同杀菌技术,提升了杀菌效果和产品品质,实现了NFC果蔬汁规模化生产,货架期比单一高压杀菌产品延长70.0%、Vc和总酚分别比热杀菌产品高5.5-46.1%和10.3-20.3%;创新了NFC果蔬汁货架期预测技术,建立了精准预测模型。 2. 发明了SOD高压靶向激酶技术,创新了SOD果蔬制品高压加工工艺,研发了高SOD活性功能产品,开辟了果蔬功能酶定向利用新途径。从刺梨和沙棘等水果中分离纯化了SOD,解析其分子特性和酶学性质;首次揭示了高压通过修饰SOD二级和三级结构提高酶活机制,发明了高压靶向激酶技术,最高激活SOD活性45.0%;首创了SOD口服液、SOD冻干粉、刺梨粉和沙棘粉高压加工工艺,SOD活性分别为21500 U/mL、181000 U/g、155000 U/g和167000 U/g,为市售同类产品4.4-86.0倍。 项目创新了系列高压靶向激酶、高压协同杀菌及货架期预测技术,开发了适合不同类型NFC果蔬汁的超高压加工工艺,实现了NFC果蔬汁的高效杀菌和品质提升,推动了我国果蔬汁产业实现“中国制造”。

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产品及质量检测情况

由农业部农产品质量监督检验测试中心(北京)对芒果汁、苹果汁、黄瓜汁、柚子汁等超高压NFC果蔬汁进行检测,产品菌落总数、大肠菌群、霉菌和酵母数量均符合《食品安全国家标准 饮料》(GB 7101-2015)。 由中国检验检疫科学研究院综合检测中心对中国农业大学送样的SOD口服液检测,产品SOD活性达21500 U/mL。

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产品使用的技术标准

《食品安全国家标准 饮料》(GB 7101-2015)。

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成果项目的技术成熟程度、产品市场接受度和市场竞争力等情况

经过10多年的系统研发,NFC果蔬汁超高压加工关键技术已经成熟,技术成果入选2017中国农业农村十大新技术、2015农产品加工业十大科技创新推广成果,并荣获2018中国产学研合作创新成果奖一等奖、长城食品安全科学技术奖特等奖。 2016年8月10日教育部组织由孙宝国院士为主任的专家组,对“果蔬汁‘超高压+’加工技术研究与应用”进行了成果鉴定,认为该项目总体技术达到国际先进水平,其中超高压+气体、超高压+nisin以及超高压+超滤等技术处于国际领先水平。 2013年6月21日,北京市科委组织陈殿奎为组长的专家组对北京市科技计划项目“超高压技术在果品加工中的应用研究及示范”进行了验收。认为:项目突破了超高压果品加工关键技术与工艺,建成了年产能5000吨超高压果品生产线1条,开发了8个超高压产品,在国内首次实现了超高压技术在果品加工中的工业化应用。项目成果带动京郊果品基地建设和3000户果农增收,具有较好的社会经济效应。 项目技术成果已在山东、江西、贵州、新疆、重庆等全国14省市28家企业得到了推广应用,建成了高品质NFC果蔬汁和高SOD活性果蔬功能食品加工生产线27条。截止2019年底,12家主要企业近三年累计新增销售额 277476.87 万元。

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实践的产业化模式、形式的典型案例和成功经验

研发的超高压NFC果蔬汁加工关键技术实践的产业化模式主要分为技术服务和专利转让两类。项目成果以有偿转让、技术许可等形式转移企业用于生产、示范、推广,企业遇到无法解决的技术难题时,则以技术服务的方式开展研究,跟进解决相关技术难题。产业化实践的典型案例如下: 1. 北京漫品食品有限公司是一家规模化生产超高压果蔬汁的企业,通过技术服务的形式应用“高压协同杀菌和货架期预测技术”生产NFC果蔬汁系列产品,建立了2条NFC果蔬汁高压加工生产线,近三年累计新增销售额26000.00万元。旗下品牌hey juice在国内率先推出高端鲜榨果蔬汁,在国内大多使用UHT热杀菌的情况下,开创性的把超高压技术引入工业化生产,不但在行业趋势上引领品类潮流,而且在尖端加工技术上抢先一步。通过本项目的技术,北京漫品食品有限公司提高了果汁产品的品质,同时实现了节能降耗,极大增强了产品的竞争力,提高了公司的技术水平。 2. 重庆派森百橙汁有限公司是国内第一家NFC橙汁生产商,通过技术服务的形式应用“货架期预测技术” 对NFC果蔬汁产品的货架期预测,建立了2条高品质NFC橙汁加工生产线,近三年累计新增销售额56614.00万元。 3. 春归保健科技有限责任公司是一家生产高品质刺梨产品的企业,通过专利转让的形式应用“SOD高压靶向激酶技术和创新工艺”生产高活性SOD口服液,建立了2条高SOD活性果蔬制品加工生产线,近三年累计新增销售额5717.00万元,新增利润742万元。旗下黔之梨品牌刺梨纯汁在有效提高SOD活性的同时,保留刺梨的营养成分和原有风味。基于本项目技术研发的SOD口服液还作为肿瘤病人特医食品在中国医学科学院肿瘤医院进行临床研究。 总结近10年产业化实践的成功经验:一是以核心技术先进性为基础,项目研发的超高压加工技术处于国际领先地位,该技术为我国果蔬加工业发展提供了有力的技术支撑,有益于引领产业高质量发展,推进我国健康食品产业技术重大变革;二是研发产品要符合市场需求,项目成果创新了高品质、高质量、高营养的果蔬制品,研发产品符合我国消费者对“健康食品”的期待,符合我国市场对新型果蔬产品的需求,产品市场竞争力强;三是双方紧密合作充分信任,产业化合作双方对技术要点难点的沟通需开诚布公,相关试验结果需及时反馈跟进,使技术的持续研发和完善落到实处,有利于推进技术的高效应用和切实落地。

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