我国科学家在骨素加工关键技术装备研发领域取得系列突破

日前，由中国农业科学院农产品加工研究所主导、联合山东悦一生物科技有限公司等6家单位共同完成的“骨素加工关键技术装备研发与应用”成果通过了农业部组织的专家组鉴定。专家组一致认为，该成果在原料骨前处理、骨素热压高效抽提、真空-梯度膜浓缩偶联、骨素增益生香关键技术与装备研制等方面实现系列重大突破，取得了一批自主创新的技术成果，整体技术水平达到国际领先。

据悉，世界畜禽骨年产量达4600多万吨，其中我国占22%，约1000多万吨，超过了欧美畜禽骨产量的总和。而骨中含有11%-16%的蛋白质，若加以利用可生产600万吨的优质动物蛋白，足够满足2.2亿人对蛋白质的年需求。但长期以来畜禽骨利用途径单一，加工方式粗放，资源浪费与环境污染严重；产品附加值低，品质差；加工技术与装备适应差，耗能高，产业化困难，成为悬而未决的世界性难题，一直困扰着国际食品加工界。
成果研发了产业急需的骨源食品加工技术与装备，开发了骨素、高汤、骨油、硫酸软骨素、呈味肽基料和骨素肉味香精等新型产品，满足了餐饮业、方便食品产业、肉制品加工以及家庭厨房对营养、美味、自然、健康、安全的骨源食品的消费需求，构建了具有中国特色的畜禽骨综合利用新模式。
突破了原料骨前处理技术与装备。为降低成本、提高提取率和产品质量，对原料骨进行前处理是骨素加工的必备工艺。目前国内外对畜禽骨多采用全骨架或原料骨粉碎加工方式，存在利用率低、成本高和提取率低等问题。本成果基于畜骨（猪、牛、羊）原料特性，开发了一种新型的轧骨技术和轧骨机，实现畜骨的高效破碎；基于禽骨（鸡、鸭）中骨肉物性差异特性，采用“级差”式分离孔眼设计，开发出了骨肉分离机，实现骨架中骨肉的高效分离，脱骨肉中骨渣含量≤0.1%，设备技术水平与适用性远优于传统条形筛孔和等径筛孔分离装置，分离效率提高20%-30%，骨渣含量降低50%-80%。
攻克了热压高效抽提技术与装备。对动物骨中蛋白、脂肪、矿物质等营养成分和风味物质进行高效抽提是骨加工和高值化利用关键技术之一。目前，国内外多采用熬制、酸碱法或酶法提取，存在提取率低、成本高等问题。本成果基于热-压传质传热的原理，研发了一种新型的热压抽提技术和装置，彻底解决了提取率低、油水分离难、通用性差等技术难点，提高了提取率及装置的安全性能，与常压熬制相比，提取率由40%提高到90%以上，节省蒸汽20%以上。
研制了节能高效浓缩技术与装备。骨经热压抽提后固形物含量通常在4%-5%，无法满足后续加工、运输、保藏与消费的要求，通常需浓缩至固形物含量30%-40%。目前骨素浓缩去除1吨水需要耗汽1.2-1.3吨，能耗高。本成果通过集成组装，研发了骨素超滤-纳滤-反渗透膜梯度浓缩技术与装置，浓缩效率提高了30%，节能50%，解决了浓缩过程能耗高的世界性难题。
突破了骨素风味增益生香技术与装备。骨素水解度低，风味不足，需进行增味生香。目前国内外常采用单酶随机水解与复合酶水解，易产生苦味肽，降低了骨素衍生化产品的自然口感。本成果采用靶向梯度组合酶解与美拉德生香技术偶联，使产物中低分子肽及游离氨基酸含量分别增加了 106 和8.6倍，鲜度增加了2.2倍，特征肉香味风味物质含量增加了7倍，苦味显著降低。该成果配套研制了多动能酶解和美拉德反应装置，可一机多用，对高黏度、高盐度及粉剂物料可均匀搅拌，精准控制温度，反应香气可回收，在世界上首次实现了连续化生产。
实现了联产加工，研发了系列新产品。本成果攻克了原料骨前处理、热压抽提、高效节能浓缩、靶向酶解与定向生香等关键技术与装备，组装集成了骨素、高汤、骨肽与硫酸软骨素等产品的联产加工技术与装置，开发了骨胶原蛋白、骨多糖、骨肽、骨素、高汤、骨油、呈味肽基料、调味料等和骨素肉味香精等高附加值产品，建立了质量控制体系，共获得授权专利30项，软件著作权6项，研制关键设备5套，开发新产品6大类20余种，制定标准7项，实现了“技术-装备-产品-标准-推广”一体化突破，构建了骨加工高值化利用新模式，为全球畜禽屠宰行业的技术升级提供了技术保障。
项目成果推广应用到河南、山东、内蒙古等地和越南的20多家企业，已经实现直接经济效益70多亿元。（通讯员 高岩）