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计划类别：科技支撑计划--农业部分指南代码：1501申报ID号：江苏省科技计划项目申报书江苏省科技计划项目申报书江苏省科技计划项目申报书江苏省科技计划项目申报书(科技支撑计划--农业部分)项目名称：发芽糙米工业化生产关键技术及装备的研制发芽糙米工业化生产关键技术及装备的研制发芽糙米工业化生产关键技术及装备的研制发芽糙米工业化生产关键技术及装备的研制承担单位：南京农业大学所在地区：南京市单位地址：南京市卫岗1号邮编：210095项目负责人：陈坤杰电话：025－58606513主管部门：南京农业大学江苏省科学技术厅二○○七年制□一般项目□重点项目一一一一、、、、立项依据立项依据立项依据立项依据1111、、、、本项本项本项本项目国内外科技创新发展概况和最新发展趋势目国内外科技创新发展概况和最新发展趋势目国内外科技创新发展概况和最新发展趋势目国内外科技创新发展概况和最新发展趋势我国是世界最大的稻谷生产和消费国，年产稻谷约2亿吨，占世界稻谷产量的1/3，全国粮食产量的2/5。我国约有8亿人口以稻谷为主食，每年直接食用稻谷及其制品约1.2亿吨。糙米(Blownrice)，是指将稻谷进行砻谷、脱去稻壳后得到的由糠层(Bran)、胚芽(Embryo)、胚乳(Endosperm)组成的稻米。由于糠层中纤维和脂肪的影响，糙米的蒸煮性、口感和吸收性较差，长期存储还会产生脂肪酸化现象。因此，人们通常将糙米进一步碾削，去除糠层和胚芽，得到易蒸煮、易吸收且口感好的精白米。但由于糙米中大部分的维生素、矿物质和微量元素等营养物质都积聚在糠层和胚芽中，糙米加工成精白米时，碾削造成该类营养物质大量损耗。有关资料表明，我国每年由于大米碾削加工而废弃的高营养物质达960万吨。如果能物尽其用，进行稻谷的深度加工，我国现有稻谷资源仅此一项的增值就将超过1000亿元。从营养学的角度来说，糙米中的营养成分比精白米中的丰富。但由于糠皮的存在，糙米需要经过较长时间的蒸煮，且煮熟后的糙米质地较硬，人体难以消化。因此，尽管糙米含有较多的营养成分，但由于在口感和食用性等方面不为消费者接受，使得糙米的消费量很小。然而，日本学者研究发现[1]，糙米经过发芽处理，在酶的作用下，糙米会发生一系列的生理变化，外皮变得柔软，部分蛋白质分解为氨基酸，淀粉转变为糖类，使得蒸煮后的糙米具有一种特殊风味，适口性得到显著改善。尤其是糙米经过发芽后，以γ－氨基丁酸(γ-aminobutryricacid,GABA)为首的各种功能性营养成分显著提高，长期食用富含γ－氨基丁酸的发芽糙米，对心血管疾病和高血压的预防与辅助治疗有很大帮助，食用后更加有利于人类的身体健康。另外，糙米经过发芽处理后，其营养价值也显著提高，资料[2]显示，若以水为介质，糙米经过3天发芽，其可溶性糖增加3倍；可溶性蛋白质增加13.8%；Ｖｃ由发芽前未检测出提高至1.78ｍｇ/100ｇ；ＶＢ2由0.056提高到0.19ｍｇ/100ｇ；ＶＥ由13.2提高到33.49ｍｇ/100ｇ；ＧＳＨ（谷胱甘肽）由3.64提高到9.48ｍｇ/100ｇ；ＧＡＢＡ（γ－氨基丁酸）含量是糙米2倍，约为大米10倍；膳食纤维比糙米多0—15%，比大米多2.7倍；镁、磷、钙、锌、铁、硒等微量元素或痕量元素的含量也大大超过糙米。由于发芽糙米所具有的营养价值以及保健功能，因此，近些年来，利用现代生物工程及酶技术，开发发芽糙米产品，正在成为稻米精深加工的一个主要发展方向[3~6]。发芽糙米(Germinatedblownrice)由日本学者最早提出并进行相关技术研究，1997年，日本农林省中国农业实验厂与食品研究所联合开发出发芽糙米的商品化生产技术。近几年来，各种富含γ－氨基丁酸的发芽糙米食品已在日本、香港和我国台湾省上市。目前，日本已有数家工业化生产发芽糙米的生产企业，2001年的生产规模约为每月500～600吨，年产值60亿日元；2002年日本发芽糙米的年产量超过1万吨，年产值超过100亿日元，较2001年增长了65％，据有关专家预测，日本未来5年发芽糙米消费量的平均增长率将超过30％[2,7]。我国对发芽糙米的研究始于90年代末，研究重点主要集中于发芽糙米的营养与功能成分、糙米的发芽工艺等方面[8~13]，虽然有少数企业尝试过发芽糙米的生产加工，但关于发芽糙米的工业化生产还主要局限于实验研究阶段。这是因为，糙米的发芽工艺相对简单，在实验条件下进行糙米发芽的工艺技术已经比较成熟。但由于发芽糙米对发芽环境条件（湿度、温度、光照和通风等）要求较高，在工业化大批量生产状况下，要实现对这些参数的精确控制难度很大，目前国内外主要有静置发芽罐式和隔层式发芽糙米加工设备，前者由于采用静置式结构，糙米不能均匀受热及控制湿度，生产的发芽糙米γ－氨基丁酸含量低、品质差；而隔层式发芽设备结构复杂、体积庞大、生产效率低、投入高，目前国内还没有完全解决发芽糙米工业化生产加工装备问题。因此，研究发芽糙米的工业化生产技术并研制能满足相应技术条件要求的现代化加工装备，对我国发芽糙米产业的发展具有重要作用。主要参考文献主要参考文献主要参考文献主要参考文献：：：：[1]茅原絋,杉浦友美.近年のGABA生理機能研究-脳機能改善作用、高血压作用を中心に__[J].食品と開発,2001,36(6):4～6.[2]金增辉.发芽糙米与糙米发芽.粮食与油脂,2001,12:8－10.[3]黄寿恩.功能性发芽糙米制品市场前景看好.食品与机械,2004,1:50－51.[4]刘兴信.稻米生产加工、消费的趋势.中国粮油学报,2004,19（3）:1－4.[5]程永强,明媚.一种新型功能性食品—―发芽糙米.食品工业科技,2003,3:84-85.[6]许仁溥.发芽糙米开发.粮食与油脂,2001,8:37－38.[7]日本开发糙米及糙米发芽营养食品.粮食与油脂,2002,12:41.[8]顾振新,陈志刚.发芽糙米制备工艺研究.食品工艺科技研究与探讨,2004,1:70－72.[9]黄迪芳,陈正行,邵瑜.糙米发芽工艺研究.食品科技,2004,11:7－9.[10]周惠明,张民平.糙米中功能性成分的研究.食品科技,2002,5:17－19.[11]张晖,姚惠源,姜元荣.氨基丁酸的功能性及其在稻米制品中的富集利用.粮食与饲料工业,2002,8:41－43.[12]黄迪芳,陈正行.发芽糙米.粮食与油脂.2004,4:17－18.[13]杨春华,杨明毅,刘刚.发芽糙米食品产业化的开发.粮油食品科技,2003,2:12－13.2、、、、本项目研究的目的本项目研究的目的本项目研究的目的本项目研究的目的、、、、意义意义意义意义民以食为天，食以粮为本，粮食对于人类至关重要，对决定民众健康水平具有重要作用。随着经济的发展的生活水平的提高，我国居民越来越重视食品的功能性、重视功能性粮食的开发。自古以来，我国就有“药食同源”说法，早在20世纪40年代，就有不少人士发现，糙米营养价值远远高于精白米，糙米中64%营养元素富集在占糙米质量10%糠层和胚芽中；但由于糙米口感较差，膨胀性和吸水性不好，淀粉糊化温度较高需较长炊煮时间等原因，一直未能被人们广泛接收。但是，糙米经发芽后，所含有的酶被激活和释放，产生了大量γ—氨基丁酸、抗脂质氧化物质-阿魏酸、植酸、谷维素、三稀生育酸等生理活性物质，保留了大部分维生素、矿物质（镁、钾、锌、铁）和膳食纤维等营养成份，不仅具有明显的生理活性和很高的营养价值，而且口感也显著改善。随着人们认识和生活水平的提高，发芽糙米必将受到越来越多的消费者的重视和欢迎，具有广阔的市场发展前景。本项目研究发芽糙米工业化生产工艺，研究糙米发芽过程中有关发芽环境参数的精确控制技术以及相应的糙米发芽装备，以解决目前制约我国发芽糙米生产加工的工业化生产技术和装备问题，实现发芽糙米的工业化生产，推动我国发芽糙米产业的发展。我国是稻谷及其衍生制品的生产和消费大国，江苏省是中国稻谷生产和消费的主要地区。进行发芽糙米工业化生产技术和装备项目的研究，归纳起来，具有以下几个方面的重要意义：1）大力发展农产品精深加工，是国家中长期科学技术发展规划纲要中规划的重点领域和优先发展主题，因此，开展发芽糙米加工技术和装备研究符合不仅国家的农村发展产业政策，而且也符合国家中长期科技发展的主要目标。2）目前,发芽糙米工业化生产技术主要为日本掌握,通过本项目的实施,可使我国掌握具有自主知识产权的发芽糙米工业化生产技术和装备。3））））可以实现大米的综合利用，将原本因难以食用而被抛弃的大米糠层重新利用，并付以很高的营养价值和经济价值，有利于资源的综合利用。4））））由于发芽糙米在日本、韩国和香港有很大的市场，解决了发芽糙米加工的技术和装备问题后，可以实现我国发芽糙米的对外出口，这对发展我国农村经济、推动江苏省乃至我国大宗农产品深加工业的发展具有积极作用。3、、、、本项目研究现有起点科技水平及已存本项目研究现有起点科技水平及已存本项目研究现有起点科技水平及已存本项目研究现有起点科技水平及已存在的知识产权情况在的知识产权情况在的知识产权情况在的知识产权情况日本最早进行发芽糙米的研究，发芽糙米最早的商品化技术是由日本农林省中国农业实验场与食品研究所1997年联合开发，采用或借鉴大麦发芽设备进行了一定规模的商业化生产。目前，在日本，有关发芽糙米的专利已有20件，而较早开发发芽糙米技术的农林省中国农业试验场已向欧美等5国申请专利。由于糙米发芽具有好氧特性，静置式的大麦发芽罐尽管结构简单、成本较低，但无法完全满足糙米发芽的通风和均匀加热要求，因此，采用静置式发芽罐生产出来的发芽糙米的γ—氨基丁酸含量普遍较低。我国于九十年代末开始发芽糙米的研究工作。江苏大学和江南大学在发芽糙米功能成分和糙米发芽工艺实验研究方面取得了一定的进展，但上述的研究工作都限于实验性研究阶段。2002年，北京市粮食科学研究所和北京华通康源科技有限公司联合，利用生理活性化技术进行了发芽糙米制品及生产装备的研究开发工作，并在该项目的实施过程中，申请了3项国家专利。但该发芽糙米加工设备采用了隔层培养箱结构，体积庞大、生产效率和自动化程度低，不适合工业化生产所要求的高效、规模化生产需要。南京农业大学在发芽糙米的营养成分分析以及发芽糙米加工工艺的大量实验研究基础上，于2005年与南京远望富硒农产品有限公司合作，研制了实验型滚筒式糙米发芽装置，进行了小规模工业化生产研究和实践，生产出γ—氨基丁酸含量高达近400mg/100g的富硒发芽糙米样品，并发表多篇相关研究论文，获得关于富硒发芽糙米专利申请授权1项，已初步掌握了发芽糙米工业化生产的工艺参数和条件；目前，除了南京农业大学的有关研究以外，国内尚未有关于滚动式糙米发芽罐的研究报道，关于发芽糙米工业化生产技术方面的研究亦处于起步研究阶段。因此，本项目尚无竞争对手，项目完成后，可以形成多项自主知识产权。4、、、、本项目研究国内外竞争情况及产业化本项目研究国内外竞争情况及产业化本项目研究国内外竞争情况及产业化本项目研究国内外竞争情况及产业化前景前景前景前景日本是世界上主要的稻谷生产和消费国，长期以来重视稻谷深加工产品与技术的开发，最早的发芽糙米商品化技术亦是由日本农林省中国农业实验场与食品研究所联合开发。目前，发芽糙米在日本已广为人知，享有营养丸之美称，并被认为是最佳主食，是二十一世纪的主食品。在日本，发芽糙米已经初步实现了产业化生产，主要有五家公司进行发芽糙米的生产销售，日本是目前发芽糙米的最大生产和消费国，除了国内消费以外，产品还输出到香港、韩国等地。由于劳动力成本等因素的影响，发芽糙米在日本的销售价格都在每公斤1200日元（约合人民币110圆）以上，在中国香港市场，发芽糙米的价格为每公斤97港币。因此，日本的发芽糙米产品在中国缺乏竞争力。在国内，对发芽糙米工业化生产技术的研究尚处于起步阶段，尚未形成成熟的发芽糙米工业化生产技术，而对滚筒式发芽糙米设备的研究，则属于空白。通过本项目的实施，可以解决制约我国发芽糙米工业化生产技术和装备方面的瓶颈问题，实现发芽糙米的规模化生