从农田到餐桌，他们用技术协同守护“大国粮仓”
科技日报记者 张晔
(资料图片)
虽然天气炎热，但在山东滨州市邹平市，农民售粮却很轻松。
今年新投入使用的快速筛查检测设备和多毒素检测试纸条，让整个售粮过程有条不紊。过去检查最快也要2小时，而如今售粮人员等上几分钟就能过检。
8月25日，山东美正生物科技公司产品创新中心总经理王剑青向记者介绍，他们与南京财经大学“江苏高校现代粮食流通与安全协同创新中心（以下简称中心）”合作，开发的粮食安全检测设备推广到全国，成为守护国民粮食安全的“火眼金睛”。
江苏高校现代粮食流通与安全协同创新中心自进入第三期建设以来，创新构建了“一主线三一流”的发展模式，建立了“五元协同”创新机制，为区域粮食安全和行业高质量发展贡献力量。近年来，该中心累计发表高水平学术论文300余篇，授权国际、国家发明专利60余件，为企业创造经济效益30多亿元。
精准防控助力粮油脱毒
小麦是我国重要的粮食作物，年产量约1.3亿吨。每年五六月，是长江中下游的江淮麦区小麦收获的时节。近年来，许多农民收获的小麦麦穗干枯、籽粒空瘪，这就是被称为小麦“癌症”的世界性真菌病害——赤霉病。
据统计，2010年以来，我国小麦赤霉病频繁发生。尤其在长江中下游麦区，该病重发频发，每年造成的直接经济损失超百亿元，已严重影响到我国粮食安全和人畜食用安全。
南京财经大学食品科学与工程学院教授方勇介绍，小麦赤霉病是由镰刀菌侵害引起的一种病症。染病小麦不仅大幅减产，甚至绝收，镰刀菌还会产生呕吐毒素、玉米赤霉烯酮、伏马毒素等160余种毒素。
以前，检测染病小麦需要从样本中提取毒素，利用液相色谱—质谱联用设备，并与镰刀菌毒素的标准物质进行比对，才能判断样本中含有哪些毒素，有多大含量。这样不仅费时费力，还严重影响夏粮收储进度。
2012年起，方勇教授团队开始着手解决快速检测毒素的难题。“我们调研发现，随着食品安全标准愈加严格，单一毒素检测并不能满足需要。”方勇说，他们团队研发的五合一胶体金法检测试纸条，可以检测多种毒素，如呕吐毒素、玉米赤霉烯酮等，还能检测重金属是否超标，经过简单培训，种粮大户在田间地头就能进行快速准确的检测。
到了粮食收储高峰，检测试纸条也跟不上粮食收储的进度。“我们学院早在20世纪80年代就开展粮食检测仪器的研发，在前人基础上，我们开发出一种近红外图像无损检测技术及装备。”方勇介绍，只需抽取粮食样品，用光谱照射，就可以快速筛查毒素含量的大致水平，最快十几秒就能出结果。
中心组织协同单位开展联合攻关，构建了真菌毒素光学成像和生化识别的基础理论体系，开创了“无损筛查—精准识别—绿色防控”的技术新模式，开发了便携式胶体金读数仪、高通量光电检测仪等专用仪器设备12台（套），牵头制定真菌毒素检测及防控标准等7项。技术成果在我国农业质检机构和大型粮油企业产业化应用，创造了12亿元以上的经济价值，解决了大批量粮油收储运真菌毒素全程快速筛查瓶颈问题，实现了我国粮油真菌毒素多场景绿色管控。
“智慧粮库”早期预警储粮害虫
我国不仅粮食产量是世界之最，每年的粮食储藏更是占全球储量的50%以上。
每年，我国在储藏环节损失粮食约2000万-3000万吨，其中虫害是造成损失最主要的原因，挽回这些损失相当于开垦千万亩“无形良田”。储粮害虫的发生不仅对粮食数量造成直接损失，而且导致粮食出现霉变；此外，害虫的排泄物、虫蜕会为粮食增添有机杂质和微生物，导致粮食的食用品质下降。
为保证农民兄弟辛苦耕种的粮食颗粒归仓，自2009年以来，南京财经大学唐培安教授团队一直致力于储粮害虫防治技术研究，以保障国家粮食安全视为己任，将研究目标对准粮食储藏中储粮害虫防治的问题，并取得了一系列技术突破。
为解决害虫监测问题，科研团队成功开发了储粮害虫实时监测预警系统。该系统基于二氧化碳积累速率的储粮害虫实时监测技术和基于特征挥发物的储粮害虫嗅觉检测技术组成，能够对粮堆中储粮害虫进行“定量”和“定性”分析，解决储粮害虫难以全虫态监测的难题，从幼虫阶段即可“早发现”“早预防”，解决了储粮害虫难以实时精准监测和早期预警的问题。
“我们以储粮微环境二氧化碳累积速率为特征指标，建立精确耦合模型，通过对粮堆中二氧化碳积累速率的实时采集，即得到害虫的发生情况。”唐培安介绍。
此外，他们通过破译储粮害虫信息交流、种群繁殖等的特征化合物，还可实时监测粮堆中储粮害虫发生种类、种群规模、生命状态等，并发出预警和处置建议。经过实践检验，该监测预警系统的准确率达到85%以上。
目前，中心在国内首创粮食太阳能—热泵多能互补联合干燥技术、红外辐照稳定化和环壁冷却通风低温保鲜储藏等重大关键技术，显著提升粮食储运过程中的质量稳定性，并成功应用于江苏省粮食集团等全国200余个粮食储备库以及相关企业，合计新增销售额超10亿元。
谷物深加工延伸产业链条
什么样的大米最好吃？是精加工的大米，还是适度加工的大米？
在江苏农垦集团，记者见到一包包加工好的大米正在装车发往全国各地。但是，这些大米的色泽看起来并没有市场常见的大米那么精、白、亮。
“这是我们与国家粮食和物资储备局科学研究院共同研究的‘糙出白92%’的大米，这个加工精度大米的营养与口感结合度是最佳的。”冯儒告诉记者，这项成果已经在集团公司的10家分子公司转化落地。科学化和数字化的适度加工不仅提高了大米的出米率和口感，还有力支撑了苏垦大米品牌的打造。
近年来，中心整合中国农科院农产品加工所、国家粮食和物资储备局科学研究院等协同单位优势，针对粮油加工食品健康升级的关键共性技术问题，依托科技创新勾画的粮食加工高质量版图。
中心构建了粮油加工全过程组分解析与营养健康功能调控理论技术体系，创新了全谷物食品的稳定加工、活性物质保持及食用品质改良等技术。
中心开发的互穿网络型全荞麦挤压面条、杂粮豆挂面、全谷物速食粥等高品质全谷物加工产品，解决了营养全谷物高纤维、高灰分等组分对面筋形成和淀粉凝胶体系具有较强破坏作用等问题；打造的苏三零品牌面粉通过引进先进生产线设备，结合世界一流的面粉加工工艺和完善的品控管理，自主研发的优质健康新产品获批了“中国好粮油”称号。
据悉，相关技术成果在江苏省粮食集团、江苏省农垦米业集团有限公司等10余家粮油加工企业转化应用，新增销售超10亿元，并与安井、丰禾等多家国内食品加工企业达成战略性合作。
（受访者供图）
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