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突破芒果保鲜加工难题,助力特色产业提质升级
  • 发布单位:农产品加工研究所
  • 2023-06-02 15:48:24
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聚焦一流  创新引领│2022年度广西科技进步奖励获奖项目系列报道之二

 突破芒果保鲜加工难题,助力特色产业提质升级

——记2022年度广西科技进步一等奖“芒果保鲜与加工品质提升关键技术创新及应用”

从2023年广西科学技术奖励大会上获悉,我院牵头完成的“芒果保鲜与加工品质提升关键技术创新及应用”项目获2022年度广西科技进步一等奖。

芒果是世界第二大热带水果,香味独特,风味浓郁,富含β-胡萝卜素、酚类、Vc等营养成分,被誉为“热带果王”,为世界卫生组织公布的十大最佳水果之一。我国是世界第二大芒果生产国,截至2021年,全国芒果种植面积达560万亩,产量395.8万吨,广西芒果种植面积和产量均为全国1/3,位居全国前列。广西芒果产业被农业农村部和国务院扶贫办评为全国首个特色优势产业带动精准脱贫范例,如今也是广西政府重点打造的特色优势产业之一,是乡村振兴的支柱产业。

近年来,芒果产业发展迅速,种植面积和产量稳步增长,但芒果采后物流保鲜与加工问题日益凸显:一是芒果品种混杂,鲜食加工适宜性不明,尚未建立鲜食和加工适宜品种的评价分类体系;二是采后软化腐烂严重导致损失率约30%,产区年损失高达61亿元;三是果脯、脆片等固态加工过程中长时高温干制,使产品发硬失脆与营养大量流失;四是果浆、果汁等液态加工过程中香气损失极为严重,风味品质差。以上问题严重影响芒果保鲜加工品质,制约了产业发展。要想芒果产业减少耗损,延长产业链,增加附加值,实现产业提质增效,解决保鲜与加工技术难题势在必行。

项目负责人李丽研究员带领团队,联合中国农业科学院农产品加工研究所等单位相关科技人员,躬耕芒果产区和生产一线,向难题发起了进攻,历时11年,取得了一系列重要创新性成果,为保障芒果产业健康持续发展提供了坚实技术支撑。

 攻坚克难   建立鲜食和加工适宜品种评价分类体系

芒果品种繁多,品质差异较大,针对鲜食加工适宜性不明、缺乏鲜食和加工适宜品种评价分类体系等问题,李丽研究员带领团队深入全国芒果主产区,广泛采集样品,采用GC-IMS、HS-SPME-GC/MS、电子鼻等技术,运用非靶向食品组学方法,对14616个基础数据进行分类统计,系统鉴评我国芒果主产区优势特色芒果品种的鲜果保鲜与固液态加工品质,利用多元统计法,确证软化、腐烂是衡量保鲜品质的核心指标,而质构、香气分别是衡量固态、液态加工品质的核心指标,由此建立品质评价数学模型3个,并进一步构建用途导向的芒果品种分类体系,为芒果保鲜及固态、液态加工原料标准化筛选和品质提升提供科学依据。此外,李丽研究团队采用B/S模式开发技术,创建了可实时查询的芒果多维品质互联网数据库,并实现行业共享,对加快推动芒果产业高质量发展具有积极意义。

李丽研究员带领团队在田间取样_副本.jpg

李丽研究员带领团队在田间取样

革故鼎新  破解芒果采后软化腐烂严重难题

芒果为呼吸跃变型水果,采后生理代谢旺盛,在常温下即可迅速成熟,发生果肉软化、果实失重和腐烂等品质劣变,而化学保鲜方法易残留危害健康,迫切需要绿色安全控软防腐保鲜技术。针对以上问题,李丽带领团队从研究芒果采后软化腐烂机理出发,利用NGS技术对病原菌侵染的鲜食芒果进行转录组测序分析,从13920个差异表达基因中精准挖掘出14个响应芒果病害的乙烯调控关键因子,揭示芒果采后主要病害胁迫下乙烯信号介导的软化腐烂通路,明确乙烯受体是通路中关键因子,为开发绿色控软防腐新技术提供了理论依据。

在基础研究成果的支撑下,研究团队又开展了绿色控软防腐新技术的研发和应用,研发了控释型1-MCP保鲜剂、中药型环保复配保鲜剂、植物源多糖耦合抗诱保鲜剂等新型绿色保鲜产品,芒果常温贮藏10d腐烂率降低23%~30%。发明了乙烯吸附、微环境调控和抑菌三效合一的纳米包装材料,与普通市售保鲜袋比,芒果低温贮藏25d腐烂率降低37.6%。研制灭菌脱烯协同动态微环境控制装备,配备建立动态微环境控制系统和网上监测系统,克服传统气调装备不可移动的局限性,实现远程动态微环境监控。在此基础上,构建集“软化调控-绿色防腐-抗菌包装贮藏/移动气调冷链”为一体的芒果静态贮藏/动态物流精准调控标准化保鲜技术体系,制定并获颁布行业、地方标准等4项,建成广西首条芒果采后控软防腐保鲜处理标准化生产线,实现鲜果低温贮藏保鲜期延长10~24d的重大突破,同时,提升加工用果的保鲜品质并延长供应期。

基于芒果乙烯信号调控的绿色控软防腐新技术_副本.jpg

基于芒果乙烯信号调控的绿色控软防腐新技术 

因题施策 研创芒果加工品质提升新技术

芒果果脯、果干等干制品是芒果主要的加工产品,传统芒果加工技术易导致产品发硬失脆与营养流失。研究团队在明确细胞壁骨架稳定性是决定芒果固态加工质构品质的关键因素的基础上,创建强化破壁渗透联合冷热多级交变干燥和真空冷冻耦合变温压差膨化技术,突破干制加工降硬增脆和营养保留技术瓶颈,推动传统固态加工产业提质升级。在果脯加工中,利用益生菌代谢物催化结合真空滚揉负压破壁渗透,使细胞壁骨架快速坍塌,脱水效率提高59.8%,进一步联合4级交变干燥,缩短高温干制时长,硬度降低35.2%、总酚保留率提高24.7%,果脯新产品质地软糯、营养保留率高。脆片加工中,通过真空冷冻预干燥,维持细胞壁骨架形态完整,进一步耦合变温压差膨化技术,细胞壁膨胀定型为均匀空腔,增加脆片脆度。研制压差膨化脆片新产品3个,脆度值提高46.7%,产品口感酥脆。

芒果属于热敏性水果,在加工加热过程中香气损失严重导致产品风味品质差。研究团队在确证释放特征香气、定向增香两种途径均能提升芒果液态加工风味品质基础上,研创了香气还原与定向增香的二元提香技术,解决常规液态加工香气易消褪的技术难题,实现香气高保真。建立复合酶解协同高静压香气还原技术,复合酶水解键合态香气物质的糖苷键,使极易消褪的特征香气含量提高1~6倍,施用高静压抑制不良风味物质产生。研制香气高保真芒果浆、汁新产品4个,建成广西首条芒果高静压工业化生产线,达到产业化。研创微生物定向增香技术,利用自主产权植物乳杆菌发酵,使产香途径中呈香物质3-羟基-2-丁酮含量增加16倍,同时促进醛类物质生成具有水果香的酯类,配套创制水囊酶解压榨一体机、控氧发酵罐新装备2套,研制出香气浓郁、风味丰富的芒果发酵饮料、果酒、果醋、果啤新产品4个,提升了芒果液态发酵制品香气的稳定性及多样性、优化了香气结构。

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李丽研究员带领团队开展芒果加工产品的品质检测

凝心聚力  实现芒果保鲜加工新技术产业化应用

在李丽研究团队锲而不舍的努力下,项目成果在广西、海南、云南、四川、广东、北京等地的38家单位示范推广,建立芒果保鲜与加工产业化示范生产线18条,近三年累计实现新增销售收入38.15亿元。项目开发的各类高品质芒果加工产品,在线下供应“家乐福”“沃尔玛”等全球连锁大型超市,在线上打入天猫、京东、拼多多等互联网平台,销往国内31个省区,出口美国、日本、越南、马来西亚等15个国家,得到了广大消费者的认可,对提高芒果产业的国际竞争力、促进我国“一带一路”建设作出了贡献。项目成果为社会直接提供5000多个工作岗位,直接安排1000多个大中专毕业生和地方富余人员从事芒果保鲜及加工工作,缓解了就业压力;间接带动10万多户农民参与芒果种植,带动广西左右江革命老区5000多户贫困户脱贫,为农民增收起到良好的示范作用,对持续巩固广西老少边穷地区脱贫成果、促进芒果主产区乡村振兴具有重要意义。

芒果保鲜与加工品质提升技术示范生产线_副本.png

芒果保鲜与加工品质提升技术示范生产线

乘风破浪扬帆起,春华秋实十余载。李丽研究员团队经过多年的潜心研究和创新攻关,紧紧围绕芒果产业采后的关键问题,揭示了芒果保鲜加工品质劣变核心机理,突破多项绿色安全、提升品质的保鲜加工关键技术并创制配套新装备,解决物流保鲜与加工行业瓶颈,为消费者提供绿色优质芒果产品,满足人民日益增长的对高品质产品多样化需求,对推动“健康中国”建设、脱贫攻坚与乡村振兴战略实施意义重大。 


团队简介:

亚热带果蔬贮藏加工技术研究团队,现有科技人员7人,高级职称4人。主要围绕广西特色果蔬等农产品,开展采后品质劣变分子机制及绿色高效保鲜技术、营养风味高保真加工以及副产物综合利用技术研究及应用。团队成员先后主持国家自然科学基金、广西创新驱动科技重大专项等各类项目79项。获广西科技进步奖一等奖、二等奖(2项)、全国农牧渔业丰收奖三等奖等各级奖励53项。发表论文272篇(SCI收录82篇);主编和参编中英文著作10部;授权发明专利44件,软件著作权22件;颁布地方标准22项。开发太阳能-热泵联合干燥系统、气调冷链运输车、氮气排氧-控温湿法超微粉碎设备等新装备6套,以及果蔬纳米保鲜袋、果蔬生物保鲜剂、果蔬多糖含片等新产品37个。

加工所  易萍、刘国明供稿/何雪梅、林玲英供图

一审一校:陈赶林

二审二校:薛臣艺

三审三校:杨景峰