作者:秦志伟 来源:中国科学报 发布时间:2015/2/4 9:58:41
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国家科技进步奖二等奖:辣椒天然产物高值化提取分离关键技术与产业化团队
小辣椒里做出大文章

 

 

■本报见习记者 秦志伟

吃辣椒时,总会感觉到辣,很多人并不知道这是来自辣椒素;女孩子喜欢涂口红,化学合成的总感觉不安全,很多人也不知道辣椒红色素做成的更天然健康;还有饼干、方便面调料等对辣椒素的应用也鲜为人知……

事实上,生活中缺少不了辣椒红、辣椒素。作为重要的天然功能提取物,辣椒红、辣椒素广泛应用于食品、医药等领域。

然而,十多年前我国辣椒提取物技术的发展远落后于应用需求的脚步。

为此,辣椒天然产物高值化提取分离关键技术与产业化团队经过十余年的潜心研究和反复实践,在关键技术和产业化方面取得了重要创新进展,相关成果获得了2014年国家科学技术进步奖二等奖。

1月30日,本报记者走进该项目第一完成单位晨光生物科技集团股份有限公司(以下简称晨光集团),探寻小辣椒如何华丽转身,以及创新团队如何步入国家科技进步奖的神秘殿堂。

资源优势亟待转化为产品优势

走进晨光集团,一股香味扑面而来。“这是辣椒加工时产生的香味。”晨光集团工作人员告诉记者。

事实上,辣椒是全世界消费量最大的辛香料,年世界交易量近300亿美元,国内贸易量980亿元以上,全球食辣人群超过20%。辣椒初级加工产品主要是辣椒粉和辣椒酱。辣椒红、辣椒素作为辣椒中主要的天然功能成分,是食品中重要的呈色、呈味物质。

“从辣椒中提取辣椒红、辣椒素代表了辣椒深加工产业的发展方向。”晨光集团董事长卢庆国说。

在国外,自上世纪50年代美国率先在辣椒中提取了辣椒红色素以来,“美国、西班牙、印度先后引领并主导了辣椒提取产业的发展,长达半个多世纪。”团队成员之一、北京工商大学食品学院教授、北京食品学会常务理事曹雁平对《中国科学报》记者说。

我国是辣椒资源大国,自上世纪80年代开始辣椒提取加工,但因工艺技术、装备落后,发展缓慢,传统上以初级加工及辣椒干出口为主,与我国辣椒资源大国地位极不相称。

“中国辣椒资源一直很丰富,当时人工成本还不太高,整体优势还是很明显的,那个时候出口量非常大,但基本都是辣椒晒干出口。”晨光集团副总经理连运河说。

如何变资源优势为产品优势?满足国内外对辣椒提取物日益增长的需求?

连运河向记者介绍道,食品工业化要求标准化,标准化要求配料标准化,从工业发展的角度来看,单靠辣椒是不可能了,因此对提取物提出了高要求。

我国有丰富的辣椒资源优势,但产业现状并不乐观。怎样将资源优势转变为产业优势,是摆在团队成员面前的首要任务。

“把生产成本降下来,产品质量做上去,当时要解决这两个问题,主要考虑从工艺和设备上入手。”连运河说。

辣椒红与辣椒素的高效分离

事实上,新技术与装备开发难度大,制约产业发展。

“辣椒提取产业存在三大突出技术难题。”卢庆国表示,一是天然产物特性(极性、热敏性、黏性等),导致辣椒红、辣椒素连续同步高效提取和分离困难;二是物料复杂性(籽、皮、柄、胶质等),导致原料预处理困难,粉碎物料直接提取的效率低、产品品质差;三是危害物的富集特性,导致提取物存在潜在质量与安全风险。

为解决上述难题,整个团队在技术和装备上作出了重要的创新。

首先,他们研发了辣椒红、辣椒素同步提取高效分离技术与装备。在该项目实施前,使用单一溶剂、罐组间歇式提取,常压蒸发浓缩,导致提取率低、溶剂损耗大。如何实现同步高效提取,这是摆在团队面前的第一道卡。

“团队发明专用溶剂高效提取技术、连续提取、溶剂蒸发回收技术与装备,实现溶剂高效回收和同步提取,辣椒红、辣椒素提取率分别达到99%和95%以上。”卢庆国说。

接下来,必须要考虑如何实现辣椒红、辣椒素高效分离并彻底脱除提取物中胶质成分。由于间歇静置分离、缺乏专门胶质脱除工序,导致分离周期长、效果差、产能小。

卢庆国介绍,团队发明了专业胶质脱除技术,实现提取物中胶质得到有效脱除;发明辣椒红、辣椒素分离技术与装备,开发出连续逆流离心分离生产线,实现辣椒红、辣椒素连续化和规模化分离;设计成套的有机溶残脱除设备,脱溶时间、色素损失大幅下降。

此外,由于制备辣椒素工艺烦琐、使用溶剂种类多、用量大导致成本高、无法实现工业化生产。对此,该团队首创辣椒素油中结晶和水中纯化工艺,缩短了工艺流程,实现辣椒素收率高于80%、辣椒素纯度超过99%,实现了工业化生产。

该技术经中国轻工业联合会组织的、以院士为组长的鉴定小组认为:成果研究了辣椒精深加工关键技术,建成了业内首条连续化、规模化辣椒精深加工生产线,达到国际领先水平。

随后,他们又研发了原料规模化预处理关键技术及装备。

连运河介绍,早在这之前,辣椒提取以辣椒粉为原料,出现的问题就是物料输送和过滤分离困难,不能满足规模化提取的要求。

“国内外首创辣椒粉挤压制粒技术,解决了规模化提取的原料适应性问题。”卢庆国说。

此外,独立、分散的作坊式生产模式效率低,这要求必须建立连续化、规模化、密闭型生产系统。该团队通过在除杂、破碎、筛分、干燥、磨粉、除尘等方面的系列技术创新,集成装备的能力匹配设计,创建了国内外首条连续化、规模化、一体化的微负压密闭生产系统,实现清洁生产。

该技术成果创建了首条连续化、规模化、一体化的密闭式辣椒提取加工生产线,达到国际领先水平。

实现全程质量安全控制

近年来国内外食品安全事件频发,与辣椒相关的以2005年的肯德基苏丹红事件和2010年的罗丹明B化学火锅事件最为典型。国际市场对产品安全要求不断提高,农药残留、化学物质污染成为食品行业特别关注的问题。

“对辣椒来说,这要求对辣椒及提取物中痕量有害物质检测、溯源及迁移规律有充分的认识。”连运河对《中国科学报》记者说。

针对辣椒及提取物存在痕量有害物质情况,该团队开发了辣椒及提取物中液质联用检测苏丹红和罗丹明B技术、气质联用检测有机磷农残技术,检测水平与国际权威第三方检测机构欧陆坊相当。

团队研究还发现,农资材料含有合成染料等有害物质,并经土壤、辣椒最终迁移到提取物中。连运河介绍,国际上首次揭示了,在排除人为添加和交叉污染的情况下,农业环境污染是导致国内外辣椒及其提取物中普遍含有痕量有害物质的主要原因。

“既然辣椒及提取物中含有痕量有害物质,就得考虑如何去除。”连运河说,团队发明复合溶剂—超临界CO2联合萃取技术,去除辣椒提取物中苏丹红、罗丹明B、有机磷农药残留,实现产品安全性大幅提升。

来到超临界控制室,记者看到错综复杂的罐子。连运河介绍道,在超临界方面,团队开发了一系列技术,充分发挥了二氧化碳、油脂和吸附剂的作用,把农药彻底去除掉。

该团队还在全程质量与安全控制上作出贡献,建立辣椒原料种植、包装运输、提取加工到产品的全程质量与安全控制体系。不仅保障了产品安全,也满足国际高端市场需求。

该技术成果实现了辣椒及辣椒提取物中染料污染物的分析与控制,提升了辣椒及辣椒提取物产品品质和安全水平,提高了该类产品的国际竞争力,达到国际先进水平。

创新技术重推广

据卢庆国介绍,他们的创新技术与装备已直接推广应用于国内外30多家辣椒提取加工企业;晨光集团还在印度建立了子公司。

他们的产品稳定供应欧、美、日、韩等30多个国家和地区,满足国际高端市场需求。

项目带动我国新疆、内蒙古、甘肃等地辣椒种植业迅速发展,年带动10万农户增收4亿元以上,为西部经济发展作出了重要贡献。

“实现辣椒的‘吃干榨净’,提高了原料综合利用率。”卢庆国表示,节能降耗效果显著。按全国年加工辣椒9万吨计算,年节约溶剂2万吨。密闭式微负压生产系统,实现了清洁生产,环境友好。

连运河介绍,通过产学研合作,建立了具有行业示范作用的先进技术平台,带动中国辣椒红国际市场份额上升到80%、辣椒素由空白提高到50%,为我国增加了一个国际领先的产业。

团队成员之一、天津科技大学教授、中国食品添加剂和配料协会副理事长张泽生意味深长地说:“项目提升了全国辣椒红色素生产在世界上的地位,使中国一跃成为世界辣椒红色素生产强国,在世界占据了举足轻重的地位,拥有了绝对‘话语权’。”

项目创新技术已成为行业共性技术,推广应用于我国叶黄素、红米红、葡萄籽提取物等植物提取物的工业化生产中。曹雁平认为,项目“对植物提取乃至整个生物质提取领域起到显著带动和示范作用,引领天然植物提取物产业向规模化、高值化、高新化方向发展壮大”。

《中国科学报》 (2015-02-04 第6版 科研)
 
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2015/4/12 12:54:24 手机用户
不错的文章,内容气势磅礴.禁止此消息:nolinkok@163.com
菱镁板 http://www.chinabomeiban.com/
2015/2/5 21:20:50 fuheping
这一技术应用前景十分广阔啊!
目前已有2条评论
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