刘景圣在田间查看玉米长势。
以上图片均为吉林农业大学提供
刘景圣(左三)在指导学生开展科学研究。
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人物小传
刘景圣,1964年10月生,吉林集安人,吉林农业大学原副校长、博士生导师,小麦和玉米深加工国家工程研究中心主任。他主攻玉米采后问题研究,作为负责人,带领团队荣获科技部创新人才推进计划重点领域创新团队、“全国高校黄大年式教师团队”。他曾获全国创新争先奖、1项国家科技进步奖二等奖、6项省部级科技进步奖一等奖。
一穗玉米,除了直接烹饪,还能怎么吃?
重组米、冲调粥、玉米须茶、多谷物主食专用粉……走进吉林农业大学食品科学与工程学院的实验室,一个个以玉米为主要原料的食品加工产品引人注目。致力于让玉米走上更多人的餐桌,吉林农业大学教授刘景圣和玉米打了一辈子交道。
保质减损、鲜食玉米加工、玉米主食化……刘景圣的研究始终聚焦玉米采后的问题。“努力做好玉米的‘后半篇文章’,让好收成有好储存,让好玉米变好食品,让玉米发挥更大价值。”刘景圣这样形容自己的工作。
从好收成到好储存
研究玉米采后品质变化规律,瞄准玉米采后干燥、储藏等技术瓶颈开展攻关
“农民辛辛苦苦种一年粮食,却在采后因储存、加工不当造成损耗,有的甚至发霉变质。这不仅困扰产业发展,也给粮食安全造成隐患。”自幼在农村长大的刘景圣,十分关注玉米采后损耗的问题。
“过去,收回的玉米大多直接扔在地上,变成‘地趴粮’,容易生霉变质。现在,很多农民家里立起了苞米楼子,用来储粮。”在一次次调研中,刘景圣发现,储粮方式虽然有了变化,但粮食损耗、品质下降的问题依然存在。
“减损就是增产。”2005年起,刘景圣下决心弄清玉米采后品质变化的规律,为保质减损提供理论支持。
钻田野、入粮库,刘景圣团队在东北地区多个玉米主产区进行采样。他发现,不同地区采集的样品,虽然能反映一定的变化趋势,但因品种、地域、种植方式等因素不同,数据存在一定差异。
于是,刘景圣团队建起试验田,选育特定品种,从埋下种子开始,精耕细作,追踪玉米完整生育期。秋收时节,团队每隔两天采收一批样本,在田野和实验室一趟趟往返。
“单程就是俩小时,昼出夜归是常态。回来后还得先烘干,再做实验分析,每年秋收都没闲过。”经过12年反复试验,刘景圣捕捉到玉米呼吸代谢的细微变化,从降水控酶上找到保质减损的突破口。
东北玉米多属于秋粮晚熟品种,采收时,虽然形态已经成熟,但还未达到生理上的完全成熟,需要进行较长时间的后熟作用。“在此过程中,玉米籽粒仍在呼吸代谢,从而造成重量的损失。”刘景圣说,“近年来冬季气温升高,收获后的玉米籽粒因含水量较高,呼吸代谢旺盛,有害微生物繁殖加快,造成‘量’‘质’双降。因此,及时烘干、科学储存很关键。”找到方向后,刘景圣带领团队瞄准玉米采后干燥与储藏环节的技术瓶颈开展攻关。
研发“微波辅助热风匀化脱水干燥技术”,将干燥时间缩短两小时、能耗降低16.4%;开发智能粮仓与多参数粮情监控平台,实现温、湿度可视化精准管理,使原粮损失率降低3.9%;研发农户专用组合式简易储粮仓,使应用地区粮食损耗平均减少6.1%……从理论支持到技术应用,刘景圣不断优化储粮技术,有效降低了玉米的损失和消耗。
从好玉米到好食品
攻克采收、加工、保鲜全链条难题,研发鲜食玉米全程标准化智能控制技术体系
撕开包装,尝一段鲜食玉米,口感鲜甜软糯。如今,开袋即食的鲜食玉米,已走上百姓餐桌。鲜食玉米的“鲜”,凝结着科研人员的智慧。
“鲜食玉米很‘娇贵’。采早了太嫩,营养成分不足;采晚了太硬,口感不佳。”2000年起,刘景圣将目光聚焦鲜食玉米,连续几年,每到秋收,刘景圣的实验室里总是堆满了采样袋,装着不同时间采摘的鲜食玉米样品。
什么时间采收?如何加工?怎样保存?为了找到答案,实验室的仪器经常不分昼夜地高速运转。“为了搞清楚不同温度下鲜食玉米水分、糖和淀粉、酶活性等指标变化情况,团队曾连续忙了半个多月,每隔4小时测一次样品指标,晚上也不回家,就住在实验室。”刘景圣说。
在一张张折线图、一组组详细数据的对照下,刘景圣和团队逐渐了解鲜食玉米营养品质变化、质构变化对食用品质的影响,找到了不同品种的最佳采收时间。
有了理论支撑,还要解决加工问题。“鲜食玉米采摘后,营养和风味短时间内会发生较大变化,加工包装就是与时间赛跑。”刘景圣说。
过去,为了抢时间,车间往往建在农田附近,不仅生产成本高、规模扩张难,而且自动化水平低,品质也难以保障。2000年起,刘景圣决心攻克采收、加工、保鲜全链条难题,主持国家863计划“玉米绿色供应链关键技术创新与装备研制”项目,带领团队创新研发“鲜食玉米全程标准化智能控制技术体系”,利用信息化技术,对鲜食玉米的品种、产地、加工等信息实现全程质量控制和安全可追溯,助推鲜食玉米产业步入发展快车道。
瞄准鲜食玉米的营养和风味保持问题,刘景圣带领团队首创“适时择温采收+产地预冷”技术,选择合适的时间和温度采摘鲜食玉米,并在采后迅速进行预冷处理,将鲜食玉米加工时限从6小时延长至15小时;突破原有加工模式,在加工装备研制上下苦功,助力鲜食玉米产业链建设;研发果穗智能分级系统,每小时可分选8000穗鲜食玉米,准确率超95%;研制全水循环熟化灭菌装备,不仅使生产效率提升21%,还可降低23%的能耗……凭借在鲜食玉米研究上的突破,刘景圣主持的“玉米绿色供应链关键技术研究与产业化应用”获2014年吉林省科技进步奖一等奖。
从副产品到健康品
钻研玉米精深加工技术创新,并将加工副产物转化为功能食品中的有效成分
“空间大、产业链长、产品丰富是玉米加工业的特点,玉米的加工品或副产品具有较高的附加值。”刘景圣看好玉米精深加工的前景,决定更进一步挖掘玉米的价值。
2012年,刘景圣开展玉米蛋白质和淀粉分子修饰和分子自组装技术研究、玉米粉质构重组技术研究,从微观角度研究玉米,为玉米“变身”成多种不同食物提供了更多可能;应用低场强核磁共振、多角度激光散射等技术,研发出半干法制粉、微波辅助生物修饰等7套核心装备。近年来,已建成7条万吨级玉米主食生产线。
“玉米主食化是精加工的重要方向,制粉工艺一直是一个难以突破的瓶颈,不易成团、口感不佳,都是需要解决的问题。”2016年寒冬,历经一次次试验失败之后,刘景圣想起读博期间对食用菌的研究,灵光闪现,决定将原料预处理工艺引入玉米制粉工艺,实现不同粗细度的颗粒组合,进一步提高食用品质。
凭借“玉米精深加工关键技术创新与应用”成果,刘景圣获得2019年度国家科技进步奖二等奖,为我国玉米主食工业化发展提供坚实的理论和技术支撑。
很长一段时间内,玉米加工副产物曾被视为“废料”。早在2002年,看着玉米精深加工中产生的大量副产物,刘景圣有了“变废为宝”的想法,进一步挖掘玉米副产物的价值。
“粮食加工副产物中含有丰富的蛋白质、膳食纤维、油脂、多酚和维生素等可利用组分,若把加工副产物高效转化为功能食品中起作用的成分,就能使其成为健康食品和保健食品的原配料。”沿着这个思路,刘景圣带领团队突破功能因子高效制备技术,将玉米黄粉、麸皮等加工过程中的副产物转化成活性蛋白、活性多糖等高附加值功能成分,使其成为功能食品中的营养成分。“精深加工和副产物高效利用,充分延伸产业链,让每一穗玉米发挥更大价值。”刘景圣朝着这一目标不懈努力。
一穗玉米,一生科研。从青丝到白发,刘景圣心里想着的始终是玉米,惦记的是以科研攻关为粮食安全提供保障。“农业科技工作者要时刻关注田间地头的需求,让技术扎根泥土、造福农民。”刘景圣说。
《 人民日报 》( 2025年05月29日 06 版)