中國(guó)是油料進(jìn)口大國(guó)，2022年中央一號(hào)文件提出，大力實(shí)施大豆和油料產(chǎn)能提升工程，讓“油瓶子”里盡可能多裝中國(guó)油。為推動(dòng)脂質(zhì)科學(xué)與健康相關(guān)領(lǐng)域的研究和產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，在由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所和西北農(nóng)林科技大學(xué)聯(lián)合舉辦的第六屆國(guó)際脂質(zhì)科學(xué)與健康研討會(huì)上，與會(huì)專家學(xué)者圍繞脂質(zhì)科學(xué)與健康等前沿學(xué)術(shù)話題進(jìn)行了專題報(bào)告和討論，包括開(kāi)發(fā)昆蟲(chóng)油脂、改良油脂提取工藝等，以提高油脂自給率，破解食用油依賴進(jìn)口的難題。
供求缺口大，凈進(jìn)口量逐年攀升
我國(guó)是全球油料生產(chǎn)、消費(fèi)和貿(mào)易大國(guó)，國(guó)內(nèi)油料作物種植規(guī)模僅次于糧食。
國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，我國(guó)油料生產(chǎn)快速發(fā)展，2020年全國(guó)油料作物(含油菜、大豆、花生、向日葵、芝麻、胡麻)種植面積達(dá)到3.5億畝(占世界約7%)，比2019年增長(zhǎng)1.6%；油料作物總產(chǎn)量約5700萬(wàn)噸(占世界約20%)，比2019年增長(zhǎng)約2.6%，油菜、花生、大豆占中國(guó)油料作物總產(chǎn)量的94.2%。
2019年中國(guó)食用植物油產(chǎn)量2384萬(wàn)噸，占世界食用油產(chǎn)量10.5%，排名世界第2；從食用消費(fèi)植物油脂構(gòu)成來(lái)看，主要食用油品種包括大豆油、菜籽油、棕櫚油、花生油等。
從生產(chǎn)規(guī)?？矗珖?guó)油料作物種植面積在規(guī)模上僅次于水稻、玉米、小麥三大谷類糧食作物。從品種看，全國(guó)油菜、大豆和花生三者種植面積與總產(chǎn)量之和均占油料作物90%以上，是油料生產(chǎn)和利用的主體。從品質(zhì)看，各種油料均培育出高含油量品種，大豆和花生培育出高蛋白品種，油菜和花生培育出高油酸品種。從產(chǎn)區(qū)分布看，長(zhǎng)江流域的冬油菜、東北地區(qū)的大豆、黃淮地區(qū)的花生、北方干旱鹽堿地區(qū)的向日葵，是油料作物種植的集中產(chǎn)區(qū)和優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)。
“盡管我國(guó)油料生產(chǎn)總體保持增長(zhǎng)趨勢(shì)，但隨著消費(fèi)需求加快增長(zhǎng)，國(guó)產(chǎn)植物油面臨自給率偏低、進(jìn)口依賴度過(guò)高的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。”中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所研究員黃風(fēng)洪表示，2021年全國(guó)植物油脂消費(fèi)總量為4254.5萬(wàn)噸，食用油消費(fèi)同步增加達(dá)3708萬(wàn)噸(占全球消費(fèi)的17.7%)，是2000年的3倍。2010年以來(lái)我國(guó)食用油消費(fèi)增長(zhǎng)顯著高于發(fā)達(dá)國(guó)家，人均油料油脂消費(fèi)同步增長(zhǎng)，2021年我國(guó)人均食用油的消費(fèi)量為30.1千克，超過(guò)了2021年世界人均食用油消費(fèi)量27千克的水平。
由于產(chǎn)需缺口較大，我國(guó)油料和食用植物油高度依賴國(guó)際市場(chǎng)。以棕櫚油為例，需求端在國(guó)內(nèi)，供給端則幾乎全部依賴進(jìn)口。油脂油料價(jià)格波動(dòng)頻繁，產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定健康發(fā)展面臨較高的不確定性。
黃風(fēng)洪介紹，1999年之后我國(guó)取消了大豆的配額限制，降低關(guān)稅，國(guó)內(nèi)外大豆價(jià)差明顯，我國(guó)油料產(chǎn)品進(jìn)口量激增。1998年我國(guó)油籽進(jìn)口量為461萬(wàn)噸，1999年增至694萬(wàn)噸，是上年的1.5倍，到2020年達(dá)到1.08億噸，是2000年的15倍。大豆進(jìn)口量是國(guó)產(chǎn)的5.1倍，芝麻是2.3倍；油菜籽進(jìn)口量逐年增加，2020年達(dá)到311萬(wàn)噸；2020年花生進(jìn)口量超過(guò)國(guó)產(chǎn)。
2021年食用油自給率持續(xù)下降，2021年國(guó)內(nèi)壓榨油共計(jì)3708萬(wàn)噸，其中，國(guó)產(chǎn)油料壓榨1150萬(wàn)噸(油菜、花生)占31%、進(jìn)口油料壓榨1700萬(wàn)噸(大豆、油菜)占46%、進(jìn)口植物油858萬(wàn)噸(棕油、菜籽油等)占23%，進(jìn)口依賴度高達(dá)70%。
因而，擴(kuò)大大豆和油料生產(chǎn)，提高國(guó)產(chǎn)食用植物油自給率的任務(wù)愈加緊迫。
用科學(xué)的方法提高自給率
2022年中央一號(hào)文件提出，大力實(shí)施大豆和油料產(chǎn)能提升工程，讓“油瓶子”里盡可能多裝中國(guó)油。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部提出把擴(kuò)大大豆油料生產(chǎn)作為明年必須完成的重大政治任務(wù)。
要樹(shù)立大食物觀，向植物、動(dòng)物、微生物要油脂，全方位夯實(shí)糧食安全根基，確保中國(guó)人的飯碗牢牢端在自己手中。黃風(fēng)洪表示：“要實(shí)打?qū)嵉卣{(diào)整結(jié)構(gòu)，擴(kuò)種大豆和油料，見(jiàn)到可考核的成效，以國(guó)內(nèi)穩(wěn)產(chǎn)保供的確定性來(lái)應(yīng)對(duì)外部環(huán)境的不確定性。”
“提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵在于提高含油量。”中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所研究員蔡光勤表示，與糧食作物不同，油脂是油料作物的主要產(chǎn)品，產(chǎn)油量是衡量油料作物最重要的指標(biāo)，推廣品種的含油量在42%—45%左右，與加拿大等主要油菜生產(chǎn)國(guó)相比低4%—6%。
“含油量的遺傳機(jī)制不明是制約我國(guó)油菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸之一。”蔡光勤介紹，油料植物種子發(fā)育過(guò)程中物質(zhì)積累(油脂和蛋白質(zhì)等)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程，其中，油脂凈積累存在先增加后降低的趨勢(shì)，如何破解油脂降解嚴(yán)重影響油料植物種子油脂的凈積累是關(guān)鍵的科學(xué)問(wèn)題。
油脂降解是植物維持生命活動(dòng)重要的生物學(xué)現(xiàn)象，如為種子萌發(fā)提供能量、應(yīng)對(duì)非生物脅迫、影響種子發(fā)育過(guò)程中油脂積累等。“但目前對(duì)油脂分解代謝的代謝調(diào)控還不清楚，因此挖掘和識(shí)別油脂降解調(diào)控的關(guān)鍵基因，對(duì)于油菜籽等油料作物含油量的遺傳改良具有重要意義。”蔡光勤表示。
發(fā)育的種子中，油脂合成與降解同時(shí)發(fā)生，很難找到油脂降解的關(guān)鍵基因。萌發(fā)的種子中，主要以油脂降解為主，為后期幼苗的建成提供最主要的能量，更容易開(kāi)展油脂降解機(jī)制的研究。
通過(guò)對(duì)種子發(fā)芽率和無(wú)糖培養(yǎng)基成苗的篩選，鑒定到油脂降解調(diào)控關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子AHL4。AHL4通過(guò)抑制參與三酰甘油水解和脂肪酸氧化的特定基因的表達(dá)來(lái)抑制脂質(zhì)分解代謝。AHL4過(guò)表達(dá)株系種子含油量較野生型增加4.5%—6.7%，AHL4過(guò)表達(dá)株系種子中亞油酸含量顯著高于野生型。蔡光勤表示，本研究為油菜乃至其他油料作物的油料產(chǎn)量遺傳改良提供了“要提高油料作物含油量，可抑制種子發(fā)育過(guò)程中油脂的降解”這一新策略。
昆蟲(chóng)蛋白，作為可替代蛋白質(zhì)來(lái)源之一，已經(jīng)被大眾所熟知并運(yùn)用到飲料、休閑零食、蛋白棒等多個(gè)食品領(lǐng)域分支里。昆蟲(chóng)脂肪同樣具有很高的開(kāi)發(fā)價(jià)值，昆蟲(chóng)油脂以不飽和脂肪酸為主，消化性能好，微量元素豐富，糖分含量低，昆蟲(chóng)脂質(zhì)及油脂除可作為優(yōu)質(zhì)營(yíng)養(yǎng)調(diào)和食用油外，還可用于制藥工業(yè)及其他行業(yè)，如黃粉蟲(chóng)可作保健品添加用油、化妝品添加劑和變壓器用油，蠶蛹油可用于制備降低膽固醇的藥物、潤(rùn)滑油等，可食用昆蟲(chóng)的價(jià)值被更多地挖掘出來(lái)。
目前世界上已經(jīng)知道的昆蟲(chóng)種類已超過(guò)100萬(wàn)種，其中已確定3650余種昆蟲(chóng)可供食用，我國(guó)食用昆蟲(chóng)種類據(jù)推測(cè)有800多種。昆蟲(chóng)體內(nèi)脂質(zhì)的含量，隨昆蟲(chóng)的生活史而變動(dòng)，但總的來(lái)說(shuō)，昆蟲(chóng)的脂肪含量豐富，許多昆蟲(chóng)的脂肪比例達(dá)30%甚至40%以上。此外，昆蟲(chóng)體內(nèi)也包含一些脂溶性維生素，如維生素A、維生素D、維生素E等。“昆蟲(chóng)脂質(zhì)是昆蟲(chóng)體內(nèi)的重要成分，開(kāi)發(fā)昆蟲(chóng)脂質(zhì)具有重要意義。”江蘇科技大學(xué)教授王俊介紹。
蠶蛹中含有豐富的n-3不飽和脂肪酸，如α-亞麻酸，對(duì)人體健康至關(guān)重要。然而，由于昆蟲(chóng)體內(nèi)存在的脂類、蛋白質(zhì)等成分具有獨(dú)特的性質(zhì)，用壓制法提取油脂雖工藝操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)規(guī)模大小靈活，但出油效率低。目前大部分采用的浸出法，勞動(dòng)力強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高，但有機(jī)溶劑使用量大、安全性較差、對(duì)環(huán)境不友好。水酶法是以水代法為基礎(chǔ)，在特定條件下利用生物酶破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，促使油脂釋放的一種油脂提取方法，具有提取條件溫和、綠色安全、可同時(shí)分離出油脂和蛋白質(zhì)等產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)。
王俊團(tuán)隊(duì)采用磁性納米顆粒固定化酶等方法改進(jìn)了水酶法，以達(dá)到更綠色、安全、高效且經(jīng)濟(jì)地提取昆蟲(chóng)油脂。結(jié)果顯示，催化性能顯著提升，提取時(shí)間比改進(jìn)前的水酶法減少了2小時(shí)，僅需4小時(shí)，過(guò)程所需溫度從原本的80攝氏度下降到50攝氏度，且不需要反復(fù)多次提取，使用的溶劑為水，通過(guò)離心后溶劑可重復(fù)利用。改進(jìn)前的水酶法提取率為70%，改進(jìn)后的水酶法提取率為93.13%，提油效果顯著提升。
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