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從農(nóng)田到餐桌，他們用技術(shù)協(xié)同守護(hù)“大國(guó)糧倉(cāng)”

2023-08-29 19:34:35 來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)

科技日?qǐng)?bào)記者 張曄


(資料圖片)

雖然天氣炎熱，但在山東濱州市鄒平市，農(nóng)民售糧卻很輕松。

今年新投入使用的快速篩查檢測(cè)設(shè)備和多毒素檢測(cè)試紙條，讓整個(gè)售糧過(guò)程有條不紊。過(guò)去檢查最快也要2小時(shí)，而如今售糧人員等上幾分鐘就能過(guò)檢。

8月25日，山東美正生物科技公司產(chǎn)品創(chuàng)新中心總經(jīng)理王劍青向記者介紹，他們與南京財(cái)經(jīng)大學(xué)“江蘇高校現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心（以下簡(jiǎn)稱中心）”合作，開(kāi)發(fā)的糧食安全檢測(cè)設(shè)備推廣到全國(guó)，成為守護(hù)國(guó)民糧食安全的“火眼金睛”。

江蘇高校現(xiàn)代糧食流通與安全協(xié)同創(chuàng)新中心自進(jìn)入第三期建設(shè)以來(lái)，創(chuàng)新構(gòu)建了“一主線三一流”的發(fā)展模式，建立了“五元協(xié)同”創(chuàng)新機(jī)制，為區(qū)域糧食安全和行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)力量。近年來(lái)，該中心累計(jì)發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文300余篇，授權(quán)國(guó)際、國(guó)家發(fā)明專利60余件，為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益30多億元。

精準(zhǔn)防控助力糧油脫毒

小麥?zhǔn)俏覈?guó)重要的糧食作物，年產(chǎn)量約1.3億噸。每年五六月，是長(zhǎng)江中下游的江淮麥區(qū)小麥?zhǔn)斋@的時(shí)節(jié)。近年來(lái)，許多農(nóng)民收獲的小麥麥穗干枯、籽?？瞻T，這就是被稱為小麥“癌癥”的世界性真菌病害——赤霉病。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010年以來(lái)，我國(guó)小麥赤霉病頻繁發(fā)生。尤其在長(zhǎng)江中下游麥區(qū)，該病重發(fā)頻發(fā)，每年造成的直接經(jīng)濟(jì)損失超百億元，已嚴(yán)重影響到我國(guó)糧食安全和人畜食用安全。

南京財(cái)經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院教授方勇介紹，小麥赤霉病是由鐮刀菌侵害引起的一種病癥。染病小麥不僅大幅減產(chǎn)，甚至絕收，鐮刀菌還會(huì)產(chǎn)生嘔吐毒素、玉米赤霉烯酮、伏馬毒素等160余種毒素。

以前，檢測(cè)染病小麥需要從樣本中提取毒素，利用液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用設(shè)備，并與鐮刀菌毒素的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行比對(duì)，才能判斷樣本中含有哪些毒素，有多大含量。這樣不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還嚴(yán)重影響夏糧收儲(chǔ)進(jìn)度。

2012年起，方勇教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)始著手解決快速檢測(cè)毒素的難題?！拔覀冋{(diào)研發(fā)現(xiàn)，隨著食品安全標(biāo)準(zhǔn)愈加嚴(yán)格，單一毒素檢測(cè)并不能滿足需要?！狈接抡f(shuō)，他們團(tuán)隊(duì)研發(fā)的五合一膠體金法檢測(cè)試紙條，可以檢測(cè)多種毒素，如嘔吐毒素、玉米赤霉烯酮等，還能檢測(cè)重金屬是否超標(biāo)，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)，種糧大戶在田間地頭就能進(jìn)行快速準(zhǔn)確的檢測(cè)。

到了糧食收儲(chǔ)高峰，檢測(cè)試紙條也跟不上糧食收儲(chǔ)的進(jìn)度。“我們學(xué)院早在20世紀(jì)80年代就開(kāi)展糧食檢測(cè)儀器的研發(fā)，在前人基礎(chǔ)上，我們開(kāi)發(fā)出一種近紅外圖像無(wú)損檢測(cè)技術(shù)及裝備。”方勇介紹，只需抽取糧食樣品，用光譜照射，就可以快速篩查毒素含量的大致水平，最快十幾秒就能出結(jié)果。

中心組織協(xié)同單位開(kāi)展聯(lián)合攻關(guān)，構(gòu)建了真菌毒素光學(xué)成像和生化識(shí)別的基礎(chǔ)理論體系，開(kāi)創(chuàng)了“無(wú)損篩查—精準(zhǔn)識(shí)別—綠色防控”的技術(shù)新模式，開(kāi)發(fā)了便攜式膠體金讀數(shù)儀、高通量光電檢測(cè)儀等專用儀器設(shè)備12臺(tái)（套），牽頭制定真菌毒素檢測(cè)及防控標(biāo)準(zhǔn)等7項(xiàng)。技術(shù)成果在我國(guó)農(nóng)業(yè)質(zhì)檢機(jī)構(gòu)和大型糧油企業(yè)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，創(chuàng)造了12億元以上的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，解決了大批量糧油收儲(chǔ)運(yùn)真菌毒素全程快速篩查瓶頸問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)糧油真菌毒素多場(chǎng)景綠色管控。

“智慧糧庫(kù)”早期預(yù)警儲(chǔ)糧害蟲

我國(guó)不僅糧食產(chǎn)量是世界之最，每年的糧食儲(chǔ)藏更是占全球儲(chǔ)量的50%以上。

每年，我國(guó)在儲(chǔ)藏環(huán)節(jié)損失糧食約2000萬(wàn)-3000萬(wàn)噸，其中蟲害是造成損失最主要的原因，挽回這些損失相當(dāng)于開(kāi)墾千萬(wàn)畝“無(wú)形良田”。儲(chǔ)糧害蟲的發(fā)生不僅對(duì)糧食數(shù)量造成直接損失，而且導(dǎo)致糧食出現(xiàn)霉變；此外，害蟲的排泄物、蟲蛻會(huì)為糧食增添有機(jī)雜質(zhì)和微生物，導(dǎo)致糧食的食用品質(zhì)下降。

為保證農(nóng)民兄弟辛苦耕種的糧食顆粒歸倉(cāng)，自2009年以來(lái)，南京財(cái)經(jīng)大學(xué)唐培安教授團(tuán)隊(duì)一直致力于儲(chǔ)糧害蟲防治技術(shù)研究，以保障國(guó)家糧食安全視為己任，將研究目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)糧食儲(chǔ)藏中儲(chǔ)糧害蟲防治的問(wèn)題，并取得了一系列技術(shù)突破。

為解決害蟲監(jiān)測(cè)問(wèn)題，科研團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)了儲(chǔ)糧害蟲實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于二氧化碳積累速率的儲(chǔ)糧害蟲實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)和基于特征揮發(fā)物的儲(chǔ)糧害蟲嗅覺(jué)檢測(cè)技術(shù)組成，能夠?qū)Z堆中儲(chǔ)糧害蟲進(jìn)行“定量”和“定性”分析，解決儲(chǔ)糧害蟲難以全蟲態(tài)監(jiān)測(cè)的難題，從幼蟲階段即可“早發(fā)現(xiàn)”“早預(yù)防”，解決了儲(chǔ)糧害蟲難以實(shí)時(shí)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)和早期預(yù)警的問(wèn)題。

“我們以儲(chǔ)糧微環(huán)境二氧化碳累積速率為特征指標(biāo)，建立精確耦合模型，通過(guò)對(duì)糧堆中二氧化碳積累速率的實(shí)時(shí)采集，即得到害蟲的發(fā)生情況?！碧婆喟步榻B。

此外，他們通過(guò)破譯儲(chǔ)糧害蟲信息交流、種群繁殖等的特征化合物，還可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)糧堆中儲(chǔ)糧害蟲發(fā)生種類、種群規(guī)模、生命狀態(tài)等，并發(fā)出預(yù)警和處置建議。經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，該監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的準(zhǔn)確率達(dá)到85%以上。

目前，中心在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)糧食太陽(yáng)能—熱泵多能互補(bǔ)聯(lián)合干燥技術(shù)、紅外輻照穩(wěn)定化和環(huán)壁冷卻通風(fēng)低溫保鮮儲(chǔ)藏等重大關(guān)鍵技術(shù)，顯著提升糧食儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的質(zhì)量穩(wěn)定性，并成功應(yīng)用于江蘇省糧食集團(tuán)等全國(guó)200余個(gè)糧食儲(chǔ)備庫(kù)以及相關(guān)企業(yè)，合計(jì)新增銷售額超10億元。

谷物深加工延伸產(chǎn)業(yè)鏈條

什么樣的大米最好吃？是精加工的大米，還是適度加工的大米？

在江蘇農(nóng)墾集團(tuán)，記者見(jiàn)到一包包加工好的大米正在裝車發(fā)往全國(guó)各地。但是，這些大米的色澤看起來(lái)并沒(méi)有市場(chǎng)常見(jiàn)的大米那么精、白、亮。

“這是我們與國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局科學(xué)研究院共同研究的‘糙出白92%’的大米，這個(gè)加工精度大米的營(yíng)養(yǎng)與口感結(jié)合度是最佳的?！瘪T儒告訴記者，這項(xiàng)成果已經(jīng)在集團(tuán)公司的10家分子公司轉(zhuǎn)化落地。科學(xué)化和數(shù)字化的適度加工不僅提高了大米的出米率和口感，還有力支撐了蘇墾大米品牌的打造。

近年來(lái)，中心整合中國(guó)農(nóng)科院農(nóng)產(chǎn)品加工所、國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局科學(xué)研究院等協(xié)同單位優(yōu)勢(shì)，針對(duì)糧油加工食品健康升級(jí)的關(guān)鍵共性技術(shù)問(wèn)題，依托科技創(chuàng)新勾畫的糧食加工高質(zhì)量版圖。

中心構(gòu)建了糧油加工全過(guò)程組分解析與營(yíng)養(yǎng)健康功能調(diào)控理論技術(shù)體系，創(chuàng)新了全谷物食品的穩(wěn)定加工、活性物質(zhì)保持及食用品質(zhì)改良等技術(shù)。

中心開(kāi)發(fā)的互穿網(wǎng)絡(luò)型全蕎麥擠壓面條、雜糧豆掛面、全谷物速食粥等高品質(zhì)全谷物加工產(chǎn)品，解決了營(yíng)養(yǎng)全谷物高纖維、高灰分等組分對(duì)面筋形成和淀粉凝膠體系具有較強(qiáng)破壞作用等問(wèn)題；打造的蘇三零品牌面粉通過(guò)引進(jìn)先進(jìn)生產(chǎn)線設(shè)備，結(jié)合世界一流的面粉加工工藝和完善的品控管理，自主研發(fā)的優(yōu)質(zhì)健康新產(chǎn)品獲批了“中國(guó)好糧油”稱號(hào)。

據(jù)悉，相關(guān)技術(shù)成果在江蘇省糧食集團(tuán)、江蘇省農(nóng)墾米業(yè)集團(tuán)有限公司等10余家糧油加工企業(yè)轉(zhuǎn)化應(yīng)用，新增銷售超10億元，并與安井、豐禾等多家國(guó)內(nèi)食品加工企業(yè)達(dá)成戰(zhàn)略性合作。

（受訪者供圖）

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