产品加工与营养学研究室

产品加工与营养学研究室简介

  产品加工与营养学研究室主要围绕油料安全、营养、低耗、高效、智能及高质化、多元化加工利用,开展油料加工公益性、基础性、前瞻性和产业关键技术的系统研究,创新油料加工理论、技术、产品与集成转化模式,为油料产业提质增效提供产品安全、产出高效、资源节约、环境友好的系统解决方案,为国家食用油安全、油料三产融合与可持续发展、农民增收提供科技支撑。现有国家、省、市和国际合作层面重点实验室、工程技术中心、工程实验室和中试车间等平台10余个,固定研究人员24名,其中高级职称13名。入选了科技部重点领域创新团队、农业部农业科研杰出人才及其创新团队、中华农业科技奖优秀创新团队和中国农业科学院创新工程创新团队。

研究方向
  (1)油料品质特性与功能因子发掘:脂质组学解析技术、油料学品质与加工特性、挖掘新型脂质功能因子、构建基础数据库;
  (2)脂质高效制备与分离纯化:油料预处理技术、油料脱壳低温油脂制备技术、油脂精炼技术、活性成分分离与纯化技术;
  (3)脂质营养代谢与功能产品创制:脂质营养与代谢调控、脂质靶向改性与修饰、功能产品分子设计与创制; 
  (4)油料生物转化与高值化利用:特异微生物发掘、微生物代谢与发酵工程、油料基生物转化与高值化

近期承担的主要课题
  研究室2010年以来获国家科技攻关、863计划、科技支撑计划等项目107项,其中国家自然科学基金项39项,国际合作3项,横向16项,现代农业产业技术体系2项。获国家、省部级科技奖励12项,其中国家科技进步二等奖3项,省部级一等奖7项,国家专利优秀奖2项。近期承担的主要课题主要如下:


序号 计划类别 项目名称 起止时间 主持人
1 公益性行业(农业)科研专项 油料产地加工关键技术装备研究与示范 2013-2017 黄凤洪
2 国家“十三五”重点研发计划 菜籽适度加工技术与智能化关键装备研发与示范 2016-2020 李文林
3 国家星火计划项目 双低油菜籽全程低温制油关键技术研发 2016-2018 杨湄
4 国家“十三五”重点研发计划子课题 饲料抗营养因子监测、消减及其资源化利用技术研究 2016-2020 万霞
5 农业部现代产业技术体系 国家油菜产业技术体系 2016-2020 黄凤洪
6 农业部现代产业技术体系 国家胡麻产业技术体系 2016-2020 黄庆德
7 国家“948”计划 油料饼粕综合利用技术的引进与应用 2015 万霞
8 国家自然科学基金面上项目 油菜籽中canolol的形成机制及其抗氧化构效关系研究 2015-2018 杨湄
9 国家自然科学基金面上项目 基于稳定同位素标记技术的磷脂高选择性、高灵敏定性和定量分析新方法及其应用研究 2016-2019 魏芳
10 国家自然科学基金面上项目 微环境可控的脂肪酶介孔微阵列构筑及其定向酯化机制研究 2017-2020 郑明明
11 国家自然科学基金青年基金 基于亚临界R134a-丁烷二元体系的菜籽饼脂质溶出调控机制研究 2016-2018 万楚筠
12 国家自然科学基金青年基金 基于有机金属框架(MOFs)材料的脂肪酶阵列微反应器的构建及作用机理研究 2016-2018 时杰
13 国家自然科学基金青年基金 菜籽微波过程中挥发性硫苷降解产物的形成途径研究 2016-2018 周琦
14 国家自然科学基金青年基金 魔芋葡甘聚糖基脂肪酸酯的分子结构对其两亲性的影响机制研究 2017-2019 郭萍梅
15 国家自然科学基金青年基金 基于量子点标记技术的canolol细胞抗氧化活性及作用机理研究 2017-2019 向霞
16 湖北省科技支撑计划(对外科技合作类) 先进脂质组方法学引进及在新型功能脂质产品研发中的应用 2015-2016 陈洪

代表性论文专利
  2010年以来发表论文200余篇,其中SCI论文94篇,编写论文著作5部。获国家、国际授权专利62项,其中发明专利44项,PCT专利1项.
代表性论文
  1. 微生物代谢工程合成Omega-3超长链多不饱和脂肪酸: 该文详细阐述了微生物合成ω-3的分子机理、主要合成途径和最新研究进展,在分析工程菌株积累高水平ω-3代谢瓶颈的基础上,提出了实现ω-3高水平积累的四种策略,总结归纳出目前能够进行遗传操作的油脂微生物种类,包括产油细菌、酵母、丝状真菌和微藻,为工程菌的构建提供了新的参考菌株。此成果发表于Progress in Lipid Research, 56 (2014) 19–35.
 



Fig. 1. Schematic diagram of the aerobic pathways for EPA and DHA synthesis. The conventionalD6-pathway utilizes a delta-6 desaturase (D6-Des) and delta-6 elongase (D6-Elo) to convert LA and ALA, producing DGLA and ETA, respectively. The alternativeD8-pathway utilizes a delta-9 elongase and delta-8 desaturase to convert LA and ALA, producing DGLA and ETA, respectively. Both pathways need a delta-5 desaturase (D5-Des), delta-5 elongase (D5-Elo) and delta-4 desaturase (D4-Des) to synthesize DHA. Conversion of 18 carbon, 20 carbon or 22 carbon omega-6 fatty acids to omega-3 fatty acids is catalyzed by the delta-15 desaturase (D15-Des), delta-17 desaturase (D17-Des) and a hypothetical delta-19 desaturase (D19-Des), respectively. Fatty acids are OA, oleic acid; LA, linoleic acid; GLA,c-linolenic acid; DGLA, di-homo-c-linolenic acid; AA, arachidonic acid; ALA,a-linolenic acid; SDA, stearidonic acid; ETA, eicosatetraenoic acid; EPA, eicosapentaenoic acid; DPA, docosapentaenoic acid and DHA, docosahexaenoic acid.


  2.基于磁性碳纳米管固定化酶的1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯高效制备: 1,3-二油酸-2-棕榈酸甘油三酯(OPO)是母乳脂肪的主要成分,有利于婴幼儿对钙和能量的吸收利用,并降低了婴幼儿便秘可能性。本研究基于纳米自组装技术制备了高活性的磁性碳纳米管脂肪酶微阵列,并建立于母乳脂替代品OPO的酶法制备技术。该方法具有原料广适性,以猪油和重组棕榈油为原料均可制备富含OPO的油脂。与商品酶相比,磁性碳纳米管微阵列在反应速度、产品转化率及重复使用次数中均表现出明显优势,且成本仅为商品酶的20%,应用前景广阔。此成果发表于Food Chemistry, 228 (2017) 476–483.


Fig. 2. Schematic illustration of the preparation strategy of CLL@mMWCNTs and the enzymatic synthesis of the structured lipid OPO-rich TAGs.

  3.亚麻木酚素改善硫酸葡聚糖诱导的小鼠结肠炎: 初步探究木酚素对炎性肠道疾病的改善作用,木酚素处理可导致炎症细胞活性降低58%、炎性因子合成TNFα降低47%、增加肠道紧密联结蛋白的蛋白表达,恢复肠道完整性和通透性。此成果发表于Journal of Functional Foods, 26 (2016) 187-195.
 


Fig. 3. Effects of oral SDG treatment on ZO-1. A-E: colonic ZO-1 expression profiles were obtained
from the control group (A), DSS group (B), L- and H-SDG groups (C and D) and 5-ASA group (E). ZO-1 appeared red and the nuclei were counterstained blue with DAPI to assist with morphology.


代表性专利
  1.发明专利“一种富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能油脂的制备方法”:植物甾醇酯与甘油二酯具有协同增效作用,不仅可以控制体重,还可以防止或逆转高血糖与高血脂症。本专利提供了一种富含植物甾醇酯和甘油二酯的功能油脂的制备方法。以天然植物甾醇和甘油三酯为原料,采用一步酶法酯化即可制备出富含甾醇酯和甘油二酯两种营养成分的功能油脂,且产品无需分离纯化,操作简便。该方法适用于不同的甘油三酯原料,包括菜籽油、亚麻籽油、玉米油、茶籽油、大豆油、葵花籽油、微生物油脂等。通过控制两种原料的比例可以生产出富含10%-33%植物甾醇酯和10%-30%甘油二酯的功能油脂,从而适用于不同产品的需要。

 

 

植物甾醇酯和甘油二酯的功能油脂的制备过程


  2.发明专利“一种制取植物油的物理方法”:该技术发明了一套全新的低温、物理、绿色制取植物油新技术,形成了以油料高效物理调质、低温低残油压榨、低温物理精炼新技术为核心的新型工艺技术体系。与现有技术相比,设备投入减少30%以上,能耗炼耗30%以上,生产成本降低20%以上, “三废”排放减少90%以上。不同于其他制油技术局限于某种油料,该技术具有较好的适用性,可应用于油菜、油茶、胡麻等多种油料。目前该发明技术成果已在湖北、湖南、福建、广西、云南等省市油料加工企业推广应用,取得了显著的经济和社会效益。该专利获得第十七届中国专利奖优秀奖。

  
3.发明专利“一种亚临界流体萃取脂质的方法及其装置”:传统的脂质提取工艺为“六号溶剂”浸出,由于脱溶温度高达120℃,使油料饼粕中蛋白品质劣变和热敏性营养素损失。亚临界萃取技术是一种潜在的替代“六号溶剂”浸出的方案,具有萃取与脱溶温度低、热敏性成分不受破坏等优势。本发明提供了一种亚临界流体萃取脂质的方法和装置。本发明在亚临界流体萃取过程中充入一定压力的CO2气体,使亚临界流体体积膨胀,形成CO2膨胀亚临界液体,粘度和表面张力降低,溶解度增强,可显著降低亚临界流体(溶剂)使用量和增加亚临界流体萃取速率;同时CO2对亚临界流体(溶剂)的稀释作用以及提供的厌氧环境和阻燃特性,对于一些易燃的亚临界流体(乙烷、丙烷、丁烷等)来说增强了生产安全性;联用膜组件无相变回收大部分亚临界溶剂,显著降低能耗,提高溶剂回收效率。


 



通信地址:湖北省武汉市武昌区徐东二路2号

邮编:430062 | 联系电话:027-86811837 | 传真:027-86816451

扫码关注

中国农业科学院油料作物研究所网权所有   Powered by 027.net  鄂ICP备05004334