我國(guó)是世界肉類生產(chǎn)大國(guó)，近年來(lái)肉類總產(chǎn)量一直高達(dá)7,000萬(wàn)噸以上，已經(jīng)連續(xù)19年位居世界第一位。我國(guó)畜禽屠宰加工產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，每年產(chǎn)生1,100多萬(wàn)噸的畜禽骨副產(chǎn)品，約含165萬(wàn)噸動(dòng)物蛋白，按目前我國(guó)人均日消耗75g蛋白計(jì)，足夠滿足6,000萬(wàn)人對(duì)蛋白質(zhì)的年需求。然而，目前我國(guó)對(duì)畜禽骨副產(chǎn)物的精深加工和高值化利用比例不足3%，屠宰副產(chǎn)物資源利用率低下，已經(jīng)成為制約畜禽屠宰加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。開展畜禽骨產(chǎn)品精深加工關(guān)鍵技術(shù)研究、開發(fā)創(chuàng)新性產(chǎn)品和研制核心裝備勢(shì)在必行。以大宗低值畜禽骨為原料，以骨素產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化開發(fā)為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)-產(chǎn)品-裝備一體化突破，勢(shì)在必行。

　　我國(guó)是世界肉類生產(chǎn)大國(guó)，肉類工業(yè)產(chǎn)值占我國(guó)食品工業(yè)產(chǎn)值近10%，產(chǎn)量已超過(guò)歐美產(chǎn)量總和，成為全球最主要的肉類生產(chǎn)國(guó)。近年來(lái)我國(guó)畜禽屠宰加工業(yè)發(fā)展很快，農(nóng)業(yè)和畜牧大省豐富的食品加工資源和寬松的政策環(huán)境促進(jìn)了一批大型肉類企業(yè)集團(tuán)的發(fā)展，目前我國(guó)畜禽屠宰加工直接從業(yè)人員達(dá)到4000萬(wàn)人，畜禽屠宰加工業(yè)的發(fā)展對(duì)于解決“三農(nóng)”問(wèn)題和建設(shè)和諧社會(huì)中發(fā)揮了重要作用，帶動(dòng)了全國(guó)肉類行業(yè)的快速發(fā)展。但目前我國(guó)屠宰及副產(chǎn)物加工水平與生產(chǎn)方式還很粗放、工業(yè)化裝備落后，為此開展畜禽骨資源精深加工工藝與裝備研發(fā)，對(duì)我國(guó)畜禽骨產(chǎn)品進(jìn)行高值化、產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，是我國(guó)畜禽加工業(yè)面臨的一個(gè)亟待解決的共性問(wèn)題。

　　我國(guó)2012年肉類產(chǎn)量達(dá)到近8000萬(wàn)噸。規(guī)模以上肉類加工業(yè)共3000余家，其中畜禽屠宰加工1800多家。以生豬為例，2004年以來(lái)，我國(guó)生豬屠宰量一直穩(wěn)定在6億頭以上，近年來(lái)畜禽屠宰及肉類加工對(duì)社會(huì)投資者保持著較強(qiáng)的吸引力，其投資增長(zhǎng)呈現(xiàn)出持續(xù)較快發(fā)展的態(tài)勢(shì)。中國(guó)作為世界畜禽產(chǎn)品生產(chǎn)和貿(mào)易大國(guó)，在畜禽產(chǎn)業(yè)發(fā)展同時(shí)，畜禽在屠宰、加工的各個(gè)環(huán)節(jié)，也產(chǎn)生了大量的骨、血、內(nèi)臟、皮、毛、各種腺體等副產(chǎn)物。解決畜禽屠宰伴生的副產(chǎn)物的綜合利用問(wèn)題，尤其是對(duì)畜禽屠宰最重要的副產(chǎn)物——畜禽骨（架）進(jìn)行精深加工利用，定向解決相關(guān)技術(shù)、裝備和創(chuàng)新產(chǎn)品開發(fā)問(wèn)題，是促進(jìn)我國(guó)畜禽屠宰加工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路，符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的需求。

　　骨在動(dòng)物體中約占體重的20%——30% ,含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分,主要為骨膠原蛋白、骨油、礦物質(zhì)等。由于我國(guó)畜禽屠宰加工集約化程度低、骨副產(chǎn)物加工水平和裝備較為落后等原因，導(dǎo)致我國(guó)絕大部分畜禽屠宰骨副產(chǎn)品主要用來(lái)加工骨粉、骨泥等附加值低的產(chǎn)品，資源未被很好利用。骨素作為最新一代骨深加工產(chǎn)品形式，在過(guò)去的10多年來(lái)，我國(guó)對(duì)骨素產(chǎn)品工藝進(jìn)行了大量探索，在河南、山東和東北等地區(qū)一些廠家對(duì)骨素產(chǎn)品進(jìn)行了工業(yè)化生產(chǎn)，但除了設(shè)備問(wèn)題外，還有諸多關(guān)鍵問(wèn)題如高效抽提、可控酶解以及衍生化產(chǎn)品制備等核心技術(shù)并沒(méi)有得到解決。集中國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)“產(chǎn)學(xué)研”資源，研究骨副產(chǎn)物綜合利用技術(shù)，開發(fā)創(chuàng)新性的骨深加工產(chǎn)品，研制相關(guān)核心裝備，改善我國(guó)畜禽副產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)我國(guó)畜牧業(yè)和農(nóng)業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和抗擊市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的能力，已經(jīng)為行業(yè)所急需。

　　骨素（Bone Extracts）是以畜禽骨副產(chǎn)物為原料，借助食品分離抽提技術(shù)，獲取畜禽骨中的骨膠原蛋白、骨油和礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分，在經(jīng)過(guò)分離濃縮和相關(guān)衍生化加工而得到的一類食品。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們的生活節(jié)奏的加快、對(duì)安全、營(yíng)養(yǎng)、天然、美味、方便的調(diào)味食品需求日益增加。餐飲業(yè)、調(diào)理食品和方便食品的快速發(fā)展，推進(jìn)了廚房社會(huì)化，從而促進(jìn)了對(duì)人們對(duì)骨素產(chǎn)品的需求。自2003年以來(lái)，調(diào)味品 行業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展的階段，近5年行業(yè)年增長(zhǎng)率達(dá)20%左右，已連續(xù)十年實(shí)現(xiàn)年增長(zhǎng)幅度超過(guò)10%以上。目前調(diào)味品行業(yè)總產(chǎn)量已超過(guò)1000萬(wàn)噸，2009年，調(diào)味品和發(fā)酵制品規(guī)模以上企業(yè)實(shí)現(xiàn)總產(chǎn)值超過(guò)1000億元，同比增長(zhǎng)27.9%。隨著消費(fèi)的不斷升級(jí)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇,調(diào)味品表現(xiàn)出向高檔化發(fā)展的趨勢(shì)，高檔調(diào)味品市場(chǎng)容量在進(jìn)一步擴(kuò)大。骨素及其衍生化產(chǎn)品為代表的最新一代調(diào)味品具有營(yíng)養(yǎng)、天然、美味、方便優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)出極強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

　?。?）符合節(jié)能環(huán)保、資源高效利用和低碳加工的需求

　　目前，中國(guó)已成為世界主要資源消耗第一大國(guó)。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，資源短缺和環(huán)境不斷惡化已嚴(yán)重制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)的和諧和可持續(xù)發(fā)展。屠宰加工產(chǎn)生的大量畜禽屠宰骨副產(chǎn)物如不經(jīng)過(guò)加工處理，將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重負(fù)擔(dān)；同時(shí)，我國(guó)是一個(gè)蛋白質(zhì)資源缺乏的國(guó)家，由于人口眾多，蛋白資源尤為短缺。在我國(guó)居民的膳食結(jié)構(gòu)中，但蛋白質(zhì)（特別是動(dòng)物性蛋白）的攝入量仍不足。2003年我國(guó)居民人均每日攝入蛋白質(zhì)70.5克， 2010年食物的安全蛋白質(zhì)保障目標(biāo)日攝入為77克。隨著人口的持續(xù)增長(zhǎng)，在畜禽養(yǎng)殖環(huán)境承載力有限的條件下，加強(qiáng)對(duì)已有蛋白資源的精深加工和高值化利用，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，開發(fā)蛋白質(zhì)豐富、營(yíng)養(yǎng)配比合理且成本低廉的畜禽加工骨副產(chǎn)物，這是一個(gè)事關(guān)國(guó)計(jì)民生的戰(zhàn)略問(wèn)題；畜禽養(yǎng)殖和加工業(yè)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一種碳排放很高的產(chǎn)業(yè)，畜禽副產(chǎn)品進(jìn)行綜合加工利用，提高畜禽屠宰加工業(yè)的產(chǎn)出，提高資源利用效率，推進(jìn)低碳生產(chǎn)及清潔生產(chǎn)方式，對(duì)畜禽養(yǎng)殖及加工業(yè)都將產(chǎn)生深遠(yuǎn)而積極的影響。

　　近年來(lái)，我國(guó)骨素及其衍生化產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化開發(fā)因關(guān)鍵技術(shù)和核心裝備的制約，嚴(yán)重影響了產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)。需要在以下幾個(gè)方面取得突破：

　　由于分割方法和手段的制約，目前禽類（雞、鴨）屠宰分割后的骨副產(chǎn)品主要是帶肉禽骨架。以雞骨架為例，帶肉骨架中通常含有75%肉和脂肪，25%的骨架，依據(jù)骨與肉（含脂肪）在微凍結(jié)狀態(tài)下的硬度差異，采用螺桿擠壓方法可以進(jìn)行骨肉分離得到骨渣（骨素原料）和脫骨肉（肉制品原料）。如何在保證食品質(zhì)量的前提下高效安全地將骨架上的雞肉和骨架分離是本項(xiàng)目的技術(shù)研究重點(diǎn)，也是相關(guān)設(shè)備開發(fā)的理論依據(jù)。而以畜骨（豬骨、牛骨）作為原料生產(chǎn)骨素，由于畜骨物料較大，為了提高抽提效率，需要對(duì)骨進(jìn)行破碎前處理，不同畜骨原料的破碎方法如破碎方式（斬切方式、溫度）、破碎率等都對(duì)骨素的質(zhì)量指標(biāo)如風(fēng)味、色澤產(chǎn)生影響。

　　畜禽骨中（牛骨、豬骨、雞骨）中的含水量通常在62%-66%，蛋白含量通常為11%-16%，脂肪含量通常為7%-14%，礦物質(zhì)含量為3%-6%。由于畜禽骨（架）獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，對(duì)其蛋白、脂肪、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味成分進(jìn)行高效抽提，是制約和影響畜禽骨（架）精深加工和高值化利用工程中的一個(gè)技術(shù)難題。因此，如何借助現(xiàn)代食品分離工藝和工程手段，高效抽提畜禽骨架中營(yíng)養(yǎng)成分是本項(xiàng)目的研究重點(diǎn)。此外，通過(guò)對(duì)骨素抽提工藝的深入研究，確定提取方式，為相關(guān)設(shè)備開發(fā)提供依據(jù)。

　　蛋白靶向酶解又稱仿生可控酶解技術(shù)，該技術(shù)可以提高骨膠原蛋白的功能特性，制備系列功能性蛋白。對(duì)提取得到的原骨素蛋白進(jìn)行適度水解還能提高骨素風(fēng)味，是進(jìn)行下一步衍生化產(chǎn)品開發(fā)的主要工藝操作之一。研究骨素蛋白水解條件，優(yōu)化復(fù)合蛋白酶組合，研究可控酶解工藝技術(shù)條件，并探索酶解產(chǎn)物的功能特性和風(fēng)味和性質(zhì)與水解度變化的關(guān)系，在脫除酶解液苦味、抑制苦味肽形成的前提下，確定最佳可控酶解工藝。

　　以畜禽骨制得的原骨素通產(chǎn)風(fēng)味單一、蛋白水解度低，骨素中脂肪容易氧化，風(fēng)味不足。利用美拉德反應(yīng)（Maillard Reaction）工藝工程手段，可以對(duì)骨素產(chǎn)品進(jìn)行衍生化開發(fā)，生產(chǎn)肉香味濃郁的骨素類調(diào)味料。美拉德反應(yīng)加工過(guò)程中的脂肪酸的氧化、分解、糖和氨基酸熱降解、羰氨反應(yīng)及各種生成物的二次或三次反應(yīng)，所形成的肉味香精成分有數(shù)百種，因此通過(guò)可控制生物酶解和Millard反應(yīng)可以開發(fā)具有天然肉香風(fēng)味的骨素衍生化產(chǎn)品。通過(guò)預(yù)處理程序升溫設(shè)定，物料流速控制、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間精確控制，使反應(yīng)過(guò)程連續(xù)化，避免間歇式美拉德所導(dǎo)致產(chǎn)品批次間風(fēng)味品質(zhì)不穩(wěn)定的缺陷。通過(guò)優(yōu)化工藝條件，完善連續(xù)化美拉德反應(yīng)生香技術(shù)參數(shù)，突破工程化解決方案，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化美拉德生香反應(yīng)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。

　　骨素及以骨素為基料的系列衍生化產(chǎn)品是最新一代調(diào)味品。骨素產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)豐富、色香味俱全、方便安全，是適用于方便食品、快餐食品和家庭佐餐消費(fèi)的一類天然調(diào)味品。由于骨素調(diào)味品種類很繁雜，標(biāo)準(zhǔn)化水平還很低，往往因原料、輔料差異以及加工工藝的不同，造成產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，質(zhì)量穩(wěn)定性差。另一方面，骨素產(chǎn)品的質(zhì)量安全（微生物、獸藥殘留、重金屬）問(wèn)題也是決定骨素產(chǎn)業(yè)能否健康發(fā)展的決定因素。目前我國(guó)骨素產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量安全保障體系還很不健全，同時(shí)骨素產(chǎn)業(yè)又是一個(gè)新興的食品加工行業(yè)，缺乏有效的質(zhì)量控制和安全控制體系，需要結(jié)合新技術(shù)、新產(chǎn)品和新裝備的推廣應(yīng)用，不斷建立、完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和安全控制體系。

　　目前，我國(guó)骨素生產(chǎn)裝備如骨肉分離機(jī)、骨素提取裝備、濃縮裝備以及美拉德反應(yīng)體系等核心裝備普遍存在節(jié)能環(huán)保性和可靠性差、自動(dòng)化程度低、加工適用性低等問(wèn)題。本項(xiàng)目在課題組前期工作基礎(chǔ)上，針對(duì)性的就上述重點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行攻關(guān)研發(fā)。目前研發(fā)重點(diǎn)包括提高設(shè)備的節(jié)能環(huán)保性，優(yōu)化骨素抽提罐和濃縮裝備集成設(shè)計(jì)；提高設(shè)備自動(dòng)化程度，對(duì)連續(xù)性骨肉分離裝備和骨素美拉德反應(yīng)裝置進(jìn)行裝置優(yōu)化；提高設(shè)備工效性和安全性，通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)彌補(bǔ)相關(guān)加工設(shè)備的缺陷及不足。

　　立足自主創(chuàng)新和集成創(chuàng)新，針對(duì)畜禽屠宰骨副產(chǎn)物精深加工關(guān)鍵技術(shù)、新產(chǎn)品開發(fā)與關(guān)鍵設(shè)備研制進(jìn)行攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)工藝-裝備-產(chǎn)品一體化突破。以畜禽骨（架）為主要原料，運(yùn)用現(xiàn)代食品生物技術(shù)和高效分離技術(shù)優(yōu)化骨素產(chǎn)業(yè)化工藝，重點(diǎn)突破骨肉分離、骨素高效抽提、靶向酶解、連續(xù)化可控美拉德反應(yīng)、膜濃縮技術(shù)及相關(guān)核心裝備。通過(guò)相關(guān)技術(shù)與裝備組裝集成，開發(fā)高附加值脫骨肉、骨素、高湯、骨油、呈味肽基料以及骨素調(diào)味料等系列新產(chǎn)品，制修訂產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)；開發(fā)高效骨肉分離裝置、畜禽骨素高效抽提裝置、高效低耗骨素濃縮裝置、骨素美拉德反應(yīng)釜等生產(chǎn)急需設(shè)備；基本構(gòu)建起我國(guó)畜禽骨副產(chǎn)品精深加工業(yè)技術(shù)體系和科技創(chuàng)新體系，提升屠宰副產(chǎn)物的利用率和附加值，將我國(guó)屠宰加工業(yè)清潔生產(chǎn)引向深入，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)升級(jí)。