前言：山楂又名山里红、山里果、酸里红、山里红果等，为蔷薇科山楂属植物。我国栽培山楂最早的记载见于《尔雅》一书,距今已有三千多年的栽培史。山楂在我国种植广泛，主要的种植区有河南、河北、山东、山西、陕西等地，在黑龙江、辽宁、江苏、浙江、甘肃等地亦有分布，年产量可达150万吨。目前我国种植的山楂品种主要有燕瓤青、燕瓤红、面楂、大金星、小金星、敞口、辽红、西丰红等。
我国是目前世界上唯一将山楂作为栽培果树的国家，也是唯一将山楂作为水果食用的国家。山楂的生物活性成分丰富，营养价值高。山楂中含有黄酮类、黄烷醇类、酚酸类、三萜类、有机酸类以及鞣质、胆碱、腺苷、牡荆素等活性物质。《本草纲目》中有记载山楂能够“化饮食、消肉积，症瘕，痰饮，痞满吞酸，滞血痛胀。”山楂具有较高的消食化积健胃健脾等药用价值和抗氧化性、降血脂、抗癌、助消化、抗菌、预防癌症等保健作用，是我国卫健委公布的“食药同源”的食品之一。
山楂主产区多为经济欠发达的林地山区，山楂产业是当地农村的支柱型产业之一。以河北省承德市兴隆县为例，当地70%以上的农户种植山楂，山楂生产及加工收入占当地农民人均纯收入比例达34%，是当地农户收入的重要来源。山楂果实由于其味道略带酸涩，果实较小，少用于鲜食，多用于加工生产果丹皮、山楂果脯、山楂糕等传统休闲食品。山楂加工转化率达近70%，远高于我国果蔬平均15%的加工的转化率。由于农产品加工业天然的“接二连三”属性，使其在农村三产融合发展中占据主导地位。因此，大力发展山楂加工业对于实现山楂主产区的脱贫致富和乡村振兴非常重要。
1.我国山楂加工业的发展现状与问题
山楂作为我国的特色果品，加工利用的历史非常悠久，果丹皮、山楂糕、山楂片、山楂球等传统休闲食品深受消费者喜爱。目前全国山楂加工产业集群主要有河北兴隆、天津蓟县、山东青州、山西闻喜县和绛县等4个产业集群，涵盖了90%以上山楂加工企业，年产值近百亿元。环渤海区域是山楂产业的主要消费市场，占全国消费总量的60.24%，达到736.3亿元，其次是长三角和珠三角区域，占全国消费总量的8.48%和5.97%，达到103.71和73.02亿元。由此可见，山楂作为我国传统特色果品，其潜在的市场前景是巨大的。然而，随着社会经济的发展和健康中国战略的实施，山楂加工业面临着以下问题：
1.1产品同质化严重。虽然目前有山楂干、山楂卷、山楂糕、山楂饮料、山楂酒等多个品类的山楂产品。但实际上，传统的蜜饯类休闲食品仍然是主要的山楂加工产品。以兴隆县为例，全县山楂加工企业 92 家，其中90%以上企业以生产加工蜜饯类产品为主。多元化的山楂深加工技术亟待突破，新的山楂产品品类亟待研发。
1.2传统山楂产品营养价值低，产品附加值低。山楂作为我国传统且重要的“食药同源”果品，营养保健开发利用价值极高，应该被加工成附加值较高的产品。然而长久以来，山楂的产品形式依然以传统制品为主，产品普遍高糖高热，缺乏营养健康属性，儿童、老人、糖尿病患者等不宜食用。导致产品的附加值较低，山楂深加工利润小甚至已成为一种共识。因此，挖掘山楂产品的营养健康属性，开发高附加值的山楂产品已经成为山楂加工业转型升级和高质量发展的必然需求。
1.3缺少领军企业和知名品牌。目前，山楂加工业的整体加工方式还较为粗放，常见的山楂脯、山楂干、山楂片、果丹皮等生产工艺都较为简单，大多以手工操作为主，没有彻底摆脱小作坊的生产模式，即使用到了机械化生产设备，自动化程度仍然不高。目前全国以山楂制品为主要产品的企业中，产值过亿企业并不多见，国家农业产业化龙头企业更是凤毛麟角。通过高附加值的新产品研发，集中各种资源要素，打造山楂产业的领军企业和知名品牌，将有助于带动山楂产业的高质量发展。
2.山楂高附加值加工的思考
随着我国社会经济发展和健康中国战略的实施，市场对健康化与营养化的产品需求逐年升高，营养健康是未来市场对果蔬产品的必然要求。以上山楂产业的主要问题，造成了需求侧与供给侧之间矛盾，缺乏对山楂的营养保健价值进行有效挖掘。造成了以下两种矛盾：一是市场对果蔬食品营养健康化的需求与目前山楂制品缺乏健康属性之间的矛盾；二是高附加值的“食药同源”资源与山楂产品普遍低值化之间的矛盾。这两大矛盾严重制约了山楂加工产业的高质量和可持续发展。优质化、营养化、健康化、高值化的山楂多元化精深加工产品亟待研发。山楂产业的高质量发展可以从以下三方面进行突破：
2.1营养健康型山楂休闲食品。随着中国经济的快速发展，消费结构不断升级，产品丰富度不断提升，国内休闲食品的市场规模不断扩大。近年来，中国休闲食品行业规模呈快速上升趋势，2018年市场规模为10297亿元，同比增速12%。但目前高糖、高脂肪、高盐、添加剂多仍然是休闲食品面临的主要问题。随着消费者对天然、绿色、营养型食品需求的不断增长，营养健康必然是未来休闲食品的发展趋势，减糖、天然、营养是未来市场对于果蔬休闲食品的必然要求。目前，山楂传统休闲食品含糖量高、热量高、添加剂多，存在加工过程中营养成分损失严重、褪色、能耗高等问题。可以通过研究超声、冻融、渗透等预处理技术，改善山楂原料的质构特性；研究脉动压差闪蒸干燥、精准热泵干燥与真空冷冻干燥等技术的组合干燥技术，实现山楂传统食品的优质化与低碳化加工的工艺再造。在此基础上，以山楂为核心，复合其他多种果蔬原料，突破质构重组和成型技术，创制出低糖、低热量与均衡营养的山楂复合果蔬脆片与复合水果条等系列化休闲食品。
2.2 精准营养型山楂功能食品。我国糖尿病患者1.26亿，高血脂人群1亿，超重肥胖人群2亿，越来越多的人因为膳食结构不合理而导致亚健康。近年来，随着人们生活水平的提高以及对健康的重视程度，功能食品越来越被人们关注和认可。消费者对个性化的需求在过去十年中稳步增长，个性化是营养领域的未来。随着大众个性化需求越来越强烈。山楂作为“食药同源”的果品，其营养保健价值已经得到消费者认可。可以通过研究超高压均质、干法超细粉碎、湿法低温超微粉碎、纳米粉碎等微细化技术，实现山楂物料的高效微细化，制备出高品质的山楂固态与液态微细化颗粒。在此基础上，以山楂为核心原料，针对不同人群需求，对富集不同功能因子的果蔬粉进行精确配伍，突破稳态化复配技术，创制出个性化、营养化和功能化的果蔬粉、果蔬片与果蔬泥等系列精准营养型功能食品。
2.3 山楂高端提取物产品。从植物原料特别是“食药同源”原料或副产物中提取纯化具有一定营养保健功效的天然提取物已经成为提升产品附加值的主要手段。随着大健康产业逐步迎来发展的黄金期，天然功能提取物凭借其特有的天然健康、功能应用、技术创新等诸多优势，越来越受到行业重视。山楂富含多酚、黄酮、花青素等小分子功能因子与膳食纤维、果胶等大分子功能组分。可以通过研究绿色高效萃取、大孔树脂纯化、低温喷雾干燥、低温真空干燥技术，实现山楂中两种核心功效组分原花青素与膳食纤维的绿色化与连续化梯次提取与高效纯化制备，获得两种功效组分的高端提取物产品。并在此基础上，研发新型功能性配料。提取剩余物可回收再利用生产营养健康型山楂休闲食品与精准营养型山楂功能食品，实现山楂资源的梯次化利用与加工增值最大化。
3.承德瑞泰食品有限公司关于山楂高值化加工技术的创新与产业实践
3.1 膳食纤维简介
膳食纤维是一种天然多糖，它既不能被胃肠道消化吸收，也不能产生能量。因此，曾一度被认为是一种“无营养物质”而长期得不到足够的重视。随着营养学和相关科学的深入发展，相继发现膳食纤维对人体消化功能、肠道运动、体重调控、肠道益生菌、血糖和血脂调控等都具有积极作用，以致于在膳食构成越来越精细的今天，膳食纤维更成为学术界和普通百姓关注的物质，并被营养学界补充认定为第七类人体必需营养素，和传统的六类营养素——蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质与水并列。
3.2 山楂中的膳食纤维与果胶资源
山楂是优质的膳食纤维来源，特别是其中果胶含量极高。山楂中果胶含量约为7%左右，最高可达9.4%。果胶广泛存在于植物细胞壁的初生壁和细胞中间片层，是一类主要由D-半乳糖醛酸（D-Galacturonic Acids，D-Gal-A）组成的杂多糖。山楂果胶具有独特的“十字形”结构，具有酯化度高、线性度高，主链结构占比高、主链与侧链的长度比例适宜等结构特点；这种“十字形”结构使山楂果胶具有非常好的流变改性能力与抗消化能力。正是基于山楂果胶丰富和含量与良好的流变性，使山楂可以被加工成多种多样的传统休闲食品。
研究表明，山楂膳食纤维具有降血脂、润肠通便、改善肠道菌群、抗氧化清除自由基、抗菌等多重营养健康功效。实验数据表明，发现山楂不溶性膳食纤维超微粉可显著降低血清和肝脏总胆固醇以及低密度脂蛋白水平。动物实验显示，山楂膳食纤维能显著促进便秘小鼠的小肠推进率、缩短首粒黑便时间、增加排便量。山楂果胶半乳糖醛酸还可以通过增强细胞抗氧化酶活性、减少活性氧产生、抑制基质金属蛋白酶-1 以及促进胶原蛋白合成等机制，对中波紫外线辐射导致的人永生角质形成细胞的氧化损伤具有保护作用。
我国150万吨的山楂中蕴含着超过15万吨和10万吨的优质膳食纤维和果胶资源，如果能对这种资源加以开发利用，那么对于相对贫困的山楂主产区的经济转型发展与乡村振兴将具有非常重要的意义与作用。
3.2 山楂膳食纤维与浓缩清汁联产技术研发
3.2.1 研发背景
承德瑞泰食品有限公司（以下简称公司）成立于2015年5月，公司位于河北兴隆经济开发区。公司在成立之初就确立了以研发山楂膳食纤维生产技术为核心的创新发展方向，认为开发与利用山楂膳食纤维是破解目前山楂产业困局的突破口。公司秉承对农产品资源“吃干榨净”的理念，立志研发一种山楂资源的梯次利用技术，能够连续生产出山楂膳食纤维、山楂花青素、山楂浓缩汁、山楂红酒等系列产品，实现山楂资源的最优化利用。
目前，主流的是采用酶解法提取膳食纤维，但此方法具有以下缺陷：会在一定程度上破坏山楂中天然膳食纤维的分子结构；酶制剂会增加生产成本；酶解提取膳食纤维后剩余的山楂物料难以再利用，无法实现山楂资源的梯次利用。因此，公司拟采用物理分离的方式研发一种新型的山楂膳食纤维生产技术。
3.2.2 成立创新平台
为破解山楂资源梯次利用的技术难题，公司深知“产学研”合作对企业创新的重要作用，先后牵头成立了院士工作站和河北省（承德）山楂产业技术研究院。研究院是依据河北省科技厅“冀科平函〔2017〕44号”、“冀科平函〔2018〕23号”文件及兴隆县人民政府“兴政批〔2018〕22号”文件坚持“政府引导、多元化投入、市场化运作、政产学研联合共建”的要求建设成立的，以承德瑞泰食品有限公司为依托单位，引进京津优质资源，与北京林业大学、北京工商大学、中国农业科学院农产品加工研究所、河北科技师范学院、天津农学院等多所科研院所开展技术研发合作，组建了多支高水平研发团队。研究院成立三年来，累计实施开放性研发课题19项，河北省科技成果转化服务中心组织专家对其中11个项目进行了成果评价，8个项目获得国际先进水平，3个项目获得国内领先水平。
3.2.3 技术创新成果
山楂膳食纤维产业化制备的难点在于固液分离效率低，主要原因在于山楂“十字形”果胶含量高，持水力强，和水相互作用后形成凝胶状物质，并且果胶分子之间的相互作用也很强，从而在过滤过程中在滤网表面很快便会形成一层胶状膜，这种胶状膜穿透性极差，阻挡了液体的过滤。
公司通过与中国农业科学院农产品加工研究所果蔬食品制造与营养健康团队的多年联合攻关，针对山楂“十字形”果胶膳食纤维粘度高，过滤难，易堵塞的问题，集成高速分散—低温沉降—真空压滤工艺，突破了山楂高粘度果胶膳食纤维高效固液分离的技术瓶颈。首次在产业化层面突破了山楂膳食纤维的高效绿色制备技术，首次实现了膳食纤维与山楂浆料的规模化固液物理分离，不仅解决了纤维与山楂浆料分离效率低下的问题，而且分离出的山楂浆料可进一步生产山楂清汁和山楂红酒，能够实现山楂资源的梯次利用，最优化利用山楂资源，可显著提升社会与经济效益。该技术通过了河北省科技成果转化服务中心组织的成果评价，获评国际先进，并建成了年加工5000吨山楂的膳食纤维示范生产线一条。
3.2.4 产品优势
该技术所获得的膳食纤维属于目前市场上少有的水果纤维。通过物理分离的方法获得，不同于传统的化学提取或酶解提取法，不仅生产过程避免了化学试剂，绿色环保，并且最大程度的保留了山楂膳食纤维的天然状态，保持了天然山楂纤维的营养保健功效。产品中膳食纤维含量达到80%，纯度在目前市场产品中位于一流水平，并且可溶性膳食纤维与不可溶膳食纤维比例为1:1的黄金比例。目前市场上关于不溶性膳食纤维的产品较少，还是可溶性产品较多，但可溶与不可溶膳食纤维虽然同属膳食纤维，其作用和功效不能完全替代，需要均衡摄入。可溶性膳食纤维的降血糖、降血脂功效更好，而不可溶膳食纤维在通便、清理肠道毒素、优化肠道菌群方便效果更佳。
3.2.5 市场分析
目前各国膳食纤维的摄入情况有一定差异。英国卫生部建议健康人膳食中非淀粉多糖的摄入量为18克/天；英国国家顾问委员会建议膳食纤维的摄入量25-30克/天；美国膳食纤维专家委员会提出了美国健康成年人的膳食纤维推荐量为每人20-35克/天；美国FDA推荐的总膳食纤维摄入量为20-35克/天。我国居民的膳食纤维的适宜摄入量是根据《平衡膳食宝塔》推算出来的，推荐摄入量为25-30克/天。而目前我国成年人人均膳食纤维日摄入量仅为10克左右，其中北京为11克，上海为9.1克，天津12.7克，广州8.6克，而且摄入量水平随当前食品精加工和肉类食品占膳食比例的提高而呈下降趋势，远低于膳食的膳食纤维日摄入量要求，由此人均日摄入量不足的量至少有15克。据第六次全国人口普查数据显示，截至2010年11月，我国15岁以上人口为11.43亿，如果人均食用15克膳食纤维，膳食纤维的市场需求为1.71万吨/日，考虑到城镇饮食结构的区别，除却农村居民，城镇居民为6.66亿，人均食用15克膳食纤维，那么需求量约为0.99万吨/日，年需求量在360万吨以上，由此可以看出膳食纤维巨大的市场潜力。
目前市场上主要应用的膳食纤维成分有低聚果糖、聚葡萄糖、菊粉、谷物纤维和蔬菜纤维等。产品形式分为三大类：
第一类是从大宗农产品（如玉米、大豆、小麦）、农产品加工副产物（如苹果皮渣、柑橘皮渣）或高膳食纤维特色农产品（如魔芋、菊芋）等原料中采用化学法或酶解法制备而得，作为一种食品添加剂添加到其他产品中，起到增稠、稳定、凝胶等作用，同时提高产品的纤维含量。此类产品平均价格在10万元/吨以下，附加值较低。
第二类是采用粉碎技术将高膳食纤维的水果、蔬菜和谷物加工成微粉，然后采用单一原料或多种原料复配的方式制成固体饮料或代餐粉。此类产品并没有将膳食纤维提取出来，根据产品宣称的营养功能不同，价格浮动较大，价格高者超过100万元/吨，价格低者也在15-30万元/吨之间。
第三类产品是主要采用酶解法从菊苣、瓜尔豆等富含膳食纤维的植物中提取制备得到水溶性膳食纤维，通过复配或不复配的方式制备得到固体饮料或膳食营养补充剂类产品。此类产品附加值较高且价格波动不大，进口产品价格在100万元/吨左右，国产产品价格在20-50万元/吨之间。
公司拟先将山楂膳食纤维产品开发成第二类产品，即加工成固体饮料、代餐粉或膳食纤维片等，并逐渐向第三类产品过渡，最终实现山楂的营养化、健康化和高值化加工，市场潜力巨大。
4.展望
公司作为山楂高值化加工的先行者和破冰者，对于山楂膳食纤维的开发利用尚属于初级阶段，对于膳食纤维产品的精细化与商品化应用还需要进一步研发。特别是基于现有技术积累，深入研究并开发山楂优质的果胶资源。目前我国是全球最大的果胶新兴市场，需求量大，年消耗果胶1.5万吨。国外垄断与价格高的问题十分突出。如果能够实现从山楂果胶的精细结构表征、营养功能特性阐明到产业化制备和高值化利用的一体化突破，将在很大程度上破解目前山楂传统产业滞涨的困境。此外，需要对山楂花青素、山楂红酒等其他山楂精深加工技术开展产业化应用的研发工作，进一步落实“产学研”对接，推动成果落地转化，把实验室的样品变成货架上的商品，真正实现山楂资源的多元化精深加工，从而推动我国山楂产业的高质量可持续发展。
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