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食用油精準適度加工理論的發端、實踐進程與發展趨勢

發布日期:2019-07-02 中國油脂網

 王瑞元1 ,王興國2,  何東平3
(1.中國糧油學會, 北京 100731;2. 江南大學 食品學院,江蘇 無錫214100;3.武漢輕工大學 食品科學與工程學院,武漢430023)
摘要:食用油精準適度加工克服了過度加工的弊端,既是生產“好油”的一種新模式,也是產業轉方式、調結構、促發展的重要途徑。回顧了精準適度加工理論提出的歷史背景和營養學淵源,介紹了其工程實踐及取得的重大成效,展望了其發展趨勢,旨在為新模式在我國油脂加工業中的大規模推廣應用提供依據。
關鍵詞:食用油;精準適度加工;過度加工;理論
中圖分類號:    文獻標識碼:    文章編號:1003-7969(2019)07-0001-00
 
Origin, progress and development trend of the theory of accurate and moderate processing of edible Oil
 
WANG Ruiyuan, WANG Xingguo, HE Dongping
 
(1. Chinese Cereals and Oils Association, Beijing 100731,China; 2.School of Food Science & Technology,Jiangnan University,Wuxi 214122,Jiangsu,China;3.College of Food Science and Engineering, Wuhan Polytechnic University, Wuhan 430023, China)
Abstract: Accurate and moderate processing of edible oil overcomes the drawbacks of over-processing. This kind of processing not only raises a new model for producing “good oil”, but also provides an important mode of industrial transformation and development. The historical background and nutritional origins of the theory of accurate and moderate processing were reviewed, its engineering practice and significant achievements were introduced, and  its development trend was predicted, so as to lay foundation for the large-scale application of the new engineering model in China's oil processing industry.
Key words: edible oil; precise and moderate processing; over-processing; theory

食用油精準適度加工的理論探索和學術研究發軔于21世紀初,基本成型于“十一五”時期,經過“十二五”至“十三五”期間的大力實踐,不斷得到完善,我國已初步建立起以營養評價為基礎,以營養保留和風險控制為核心的健康油脂制造新模式,其部分成果已被納入國家/行業標準和食品營養政策,逐步扭轉了長期存在的過度加工態勢。本文回顧了新理論提出的歷史背景和營養學淵源,介紹了其在食用油生產中的工程實踐和取得的重大成效,展望了其發展趨勢,旨在全面推動我國食用油加工業的優化升級,實現由“跟跑”向“并跑、領跑”的歷史性轉變,引領國際油脂制造新趨勢。
 
1新理論提出的歷史背景
 
1.1我國食用油過度加工現象突出
 
油脂加工從作坊式操作到現代化精深加工經歷了漫長的歲月,期間,伴隨著科技進步,生產工藝與設備得以不斷完善,現在的油脂加工業在生產規模與效益、產品質量與品種、資源開發與利用等方面以前所未有的創新發展展示在世人面前[1]。
 
收稿日期:2019-04-25
 
注:本文第一作者系中國糧油學會首席專家。
 
就在人們沉浸在油脂工業巨大發展的同時,有識之士適時提出了其存在的各種問題,開始反思食用油加工和消費領域存在的誤區。
 
其誤區之一就是盲目與國際接軌,普遍加工和食用高度精煉的油脂。
 
我國人群的飲食習慣與西方發達國家明顯不同。西方發達國家菜肴以涼拌、色拉為主,色拉油(一級油)是其菜肴專用油,而我國菜肴以高溫烹調為主,適合使用高級烹調油(二級油)等適度精煉油品。
 
但改革開放40余年來,我國向西方發達國家學習,食用油加工理念深受其影響,不但工藝裝備被其壟斷,產品質量也沿襲其標準,過分推崇油品“精而純”,片面追求無色無味,導致過度加工,其結果是,市場上供應的琳瑯滿目的各種小包裝油,幾乎都是經過“四脫”乃至“五脫”處理的高度精煉油,其純度幾乎可與純凈水相比,而低度和適度精煉油在大宗油脂中已難覓行蹤。目前一級油在我國被廣泛用于日常烹調,成為食用油消費的主要品種,二級油僅占食用油總量的3%。這種狀況不但加劇了資源和能源消耗,加大了環境壓力,而且造成了油品中天然有益伴隨物損失嚴重,并伴生新的食品風險因子。
 
1.2我國的食用油人均消費量居高不下
 
改革開放40余年來,我國食用油消費量經歷了嚴重不足、不足、適宜、過量四個階段。聯合國糧農組織推薦的溫飽標準為10kg/年,《中國食物與營養發展綱要(2014—2020年)》明確提出,要控制食用油消費量,到2020年全國人均消費食用植物油12kg/年,而實際上這個數據我國在“十五”末期就達到了,目前我國人均食用油消費量已超過24.4kg/年[2];平均每日人均攝油量為67g,遠超《中國居民膳食指南》(2016年)推薦的每日20~25g。2015年《中國居民營養與慢性病狀況報告》顯示,我國居民平均膳食脂肪供能比達34%,超過了脂肪供能比上限值(30%)[3]。以上數據均說明我國居民脂肪攝入過多。下一階段我國食用油的營養和消費策略應向“少吃油、吃好油”的方向發展。
 
1.3我國人群慢性病高發
 
近20年以來,我國居民的疾病譜發生很大改變,肥胖與慢性病開始流行。《中國居民營養與慢性病狀況報告(2015)》指出,我國居民人均預期壽命逐年增長,健康狀況和營養水平不斷改善,但與此同時,過多攝入精白米面、油、鹽等不健康的生活方式也影響著人們的健康狀況,居民營養不良率仍然居高不下,具體表現為慢性病高發、超重肥胖和微量營養成分缺乏,面臨“雙重營養負擔”的困境。慢性病預防已經成為最大民生需求乃至國家戰略。推廣膳食結構多樣化的健康消費模式,控制食用油消費量,保證膳食脂肪的質量和均衡攝入,成為慢性病預防的重要措施之一。
 
1.4食用油營養研究的轉向
 
人們對油脂營養和功能的認識正在加深,油脂科學跨越了以脂肪酸營養為研究內容的階段,進入到了對生理活性與結構關系進行深入研究的更高層次,并擴展到脂肪酸與甘油結合位置相關的結構脂和微量伴隨物的功能研究領域,主流的油脂營養學已經摒棄了單一營養素思維,而開始關注整體飲食模式與慢性病之間的關系。新的觀點認為:植物化合物豐富的食用油不只是一種高能食品,也是一種營養素密度高的優質食物;僅減少膳食總脂肪對健康的益處有限,而適量的優質油脂對人體有益。總之,食用油營養研究由宏量營養素轉向微量營養素層面,認知達到了新階段、新高度,其部分成果已被納入公共營養政策,這就為食用油加工指明了新方向,提出了新任務[1]。
 
2對食用油過度加工現象的科學審視
 
2.1過度加工顯著降低了食用油的營養價值
 
過度加工的油品外觀誘人,但天然營養伴隨物損失嚴重。其中,胡蘿卜素和葉綠素已大部分被脫除,植物甾醇、維生素E、角鯊烯視加工深度損失10%~50%,使營養價值大幅度降低。
 
維生素E是人體必需營養素,植物甾醇預防慢病的作用也已被確認。中國營養學會建議成人維生素E攝入量為14mgα-TE/d,甾醇為900mg/d。《中國居民營養與健康狀況監測報告(2010—2013)》指出,我國居民α-TE人均攝入量為8.6mg/d,所攝取的維生素E主要來源于烹調油,由于過度加工,油中維生素E損失嚴重,導致消費者從油中攝取維生素E水平呈下降趨勢,1992年城市居民通過烹調油攝入的維生素E占69.3%,2012年只占60.0%[3]。據估計[4],油脂過度加工造成天然維生素E損失約1.5萬t,超過目前我國天然維生素E產量;植物甾醇損失約3.2萬t,而我國居民植物甾醇平均攝入量僅為322mg/d,其中40%來自于植物油[5]。如果能將精煉掉的這些營養成分大部分保留在食用油中,則意義重大。
 
2.2油脂過度加工引發食品安全風險
 
油脂過度加工還伴生出新的食品風險因子,如反式脂肪酸、3-氯丙醇酯、縮水甘油酯等,同時導致食用油返色、回味和發朦現象頻發。2013年國家食品安全風險評估表明,食用植物油是城市居民膳食反式脂肪酸的主要來源,占膳食反式脂肪酸總攝入量的49.8%[6];這些年來爆發的日本花王食用油事件(2008年)、歐洲嬰幼兒配方奶粉事件(2009年)、費列羅巧克力Nutella事件(2017年)均是食用油過度加工導致的3-氯丙醇酯、縮水甘油酯含量較高所致。為了杜絕隱患,雀巢、惠氏等國際知名公司已對包括我國在內的嬰幼兒配方奶粉用油中的3-氯丙醇酯、縮水甘油酯、反式脂肪酸含量提出了嚴苛的安全指標要求[4]。
 
2.3過度加工加大原輔料消耗,浪費能源,污染環境
 
隨著食用油精煉程度的不斷提高,出油率逐步降低,以精煉損失率而言,三、四級油約為2%,一級油則提高至5%左右[7]。過度加工不但增大能源額外消耗,同時使用的酸、堿、水、吸附劑等輔料用量也隨精煉程度提高而增加,產生了更多三廢,污染了環境,三廢處理還要增加更多裝備,導致產品成本增加。而過度加工產生的副產物大多僅用作低檔飼料或廢棄物,尚未進一步加工為更有價值的產品,造成巨大浪費。
 
3食用油精準適度加工理論的提出
 
基于我國食用油過度加工現象突出,以及食用油過度加工存在的弊端,精準適度加工新理論被適時提出。
 
新理論的要點是:油脂伴隨物具有獨立于脂肪酸之外的重要健康功效;每種伴隨物遵循各自機制在加工過程中遷移變化;精準適度加工以最大程度保留營養、減少風險為目標,依據伴隨物的變遷規律對加工過程進行精確設計和精準控制。
 
早在21世紀初,中國糧油學會首席專家王瑞元教授級高工就多次發表文章和講話,提醒油脂行業警惕過度加工、過度消費的傾向,倡導“安全營養”理念,將食用油的加工精度界定在適當范圍內,為消費者提供質量更優、安全性更好的健康食用油產品。
 
幾乎與此同時,我國油脂科研人員就開始了油脂加工新理論的探索和技術研究。如開展了“脫色過程對油脂性能的影響”“精煉對大豆油品質的影響”“新型制油溶劑的篩選”等研究工作,提出了吸附脫色的適度孔徑理論,發明了食用油專用脫色凹凸棒土新材料并實現其綠色制造,目前該專用材料的市場占有率已達1/2以上,超過傳統脫色材料,大規模用于金龍魚、福臨門等著名油品加工,顯著提高油脂得率、品質和安全性;篩選出的新型環保溶劑甲基戊烷在全國20多家制油企業的大豆、油菜籽、油茶籽、微藻等多種油料制油工藝中獲得應用,有力地提升了油脂制造過程的節能減排與提質增效水平。
 
2007年,《中國油脂》第2期發表了題為“直面油脂營養認識誤區,大力發展健康食用油”的文章,首次全面剖析了食用油過度加工的弊端,率先提出了評價“好油”的三個原則——脂肪酸組成相對合理、有益油脂伴隨物豐富多樣、極少或不含風險因子,提出了長期攝入過度加工的食用油是造成目前慢病高發主要原因之一的重要論斷。
 
2011年,《糧食與油脂》第7期刊出“食用油產品開發與質量標準制修訂縐議”一文,從油品質量標準和生產工藝的關系出發,對新理論視角下重大產品的開發、質量評價與標準體系建設等內容提出了建議。2012年,《中國糧油學報》第9期刊出“食用油中脂肪伴隨物的營養與功能”一文,系統闡發“油脂伴隨物”概念,深入揭示油脂伴隨物與健康的關系,指出如能長期攝入有益油脂伴隨物豐富、營養全面的食用油,那么它作為一種高能食品,對健康的危險性會大大降低。
 
通過對新理論的科學內涵、技術要素、實施路徑和標準體系的進一步論證和頂層設計,至“十一五”末“十二五”初已初步建立起了以“優選原料、精準識別、精細制油、精煉適度”為核心的健康油脂制造新模式。2014年,在每5年召開一次的全國糧食科技創新大會上,食用油精準適度加工成果被列為行業四大創新之一,并被工信部、國家糧食局作為促進糧油加工健康發展的重大舉措,寫入《糧食科技“十二五”發展規劃》《“十二五”全國糧油加工業發展規劃》、科技興糧工程、糧安工程等。與此同時,全國糧標委油料及油脂技術工作組啟動了植物油適度加工技術規程制訂工作,對大豆油、菜籽油、花生油的適度加工技術規程進行制訂。
 
“十一五”至“十三五”期間,我國油脂行業產學研各方通力合作,針對食用油加工新理論開展了大量研究和應用技術開發,取得了豐碩成果。這些工作和成果主要反映在由王興國、金青哲兩位教授所著并于2016年出版的《食用油精準適度加工理論與實踐》一書中,該專著以理論研究為基礎,結合應用進行技術開發和推廣,形成了理論研究、技術開發、應用推廣的一體化,為我國新理論研究與技術開發體系的建立和完善提供了重要支撐,為所開發的技術應用于工程實踐奠定了堅實的理論基礎。
 
4食用油精準適度加工理論的實踐進程
 
4.1國家重大科技專項焦聚于精準適度加工的研究和示范
 
為突破食用油精準適度加工相關重大科學問題與關鍵科技難題,2009年,江南大學、魯花集團等21家單位發起成立了植物油產業技術創新戰略聯盟,被科技部批準為試點聯盟。在聯盟的積極策劃下,國家科技部在“十一五”至“十二五”期間啟動了多個聚焦于油脂精準適度加工新技術、新工藝和新裝備的重大項目。這些重大項目圍繞食用油精準適度加工面臨的關鍵問題與重大科技需求,主要以大豆、油菜籽、花生等大宗油料為研究對象,開展基于精準適度加工理念的新方法建立、新技術突破、新裝備保障和新產品創制的科技創新鏈條及技術規范建設;基于不同油料特性,創新研發與集成配套從原料精選、預處理、制油、精煉到包裝、儲存乃至增值產品綠色制造的一系列精準化、穩態化新工藝和新裝備,開發高品質、高附加值油脂與副產品,構建適合油料各自特性的精準適度加工新模式,實現其工程化技術集成應用和產業化示范,帶動傳統油料加工業的升級改造,顯著提升我國油脂加工業的整體水平與國際競爭力。
 
4.2克服過度加工弊端,實現大宗食用植物油加工技術與產品升級換代
 
得益于新模式的示范和推廣應用,我國大宗食用油加工技術與產品升級換代成效已經初步顯現。
 
我國年產大豆油1600萬t,約占食用油總量1/2,改變大豆油過度加工現狀意義重大。為此,油脂科研人員深入研究了非水化磷脂和回色回味的酶促機制,揭示了大豆油氧化和異構化規律及其與伴隨物的關系,開發出內源酶鈍化、預-復脫色、短時低溫脫臭等7項關鍵技術,構建起由13項發明專利和2項行業標準為支撐的大豆油制造新模式,實現營養素高保留和風險物質有效控制,大豆油中生育酚、植物甾醇保留率大于90%,反式脂肪酸、3-氯丙醇酯含量下降80%~90%,色澤和風味穩定。通過對日處理大豆6000t生產線的運行數據測算,與傳統工藝相比,新工藝的精煉率提高1.5%以上,噸溶耗降低7.7%,噸汽耗降低14%,噸電耗降低5%,脫色劑減少38%,軟水消耗降低73%,節能減排效果顯著[8]。
 
新工藝在中糧集團、益海嘉里、山東渤海、九三糧油、香馳控股等20余家大型企業59條生產線上應用,年處理大豆約3000萬噸,占全國大豆總加工量的1/3,實現了技術和產品升級,大豆油過度加工態勢被初步扭轉。成果于2016年獲得中國糧油學會設獎10多年以來的首個加工類特等獎。
 
菜籽一級油普遍采用高溫預榨-浸出-化學精煉工藝,而傳統小作坊一般采用高溫炒籽熱榨工藝生產風味菜籽油。而基于油菜籽營養品質與加工特性,創建的7D產地綠色加工、微波調質生香、美拉德反應二次生香等精準適度加工技術,開發出了安全營養、香味獨特濃郁、色澤純正的高品質菜籽油,與傳統油品形成了差異化,目前其產量已占全國菜籽油近30%市場份額,成為菜籽油主導產品之一。
 
反式脂肪酸是食用油精煉過程中形成的典型風險因子,通過全行業重點技術攻關和設備升級,用軟塔、組合塔代替板塔,同時廣泛使用酶法脫膠、干法脫酸、兩次脫色等新工藝,與十年前相比,我國大宗植物油的反式脂肪酸含量由2%~5%降至約1%[9]。國家食品安全風險評估表明,目前我國人群反式脂肪酸的暴露風險遠低于發達國家,暫無干預必要[6]。
 
4.3研制新型機械裝置,提升智能化水平
 
裝備是油脂加工業發展的基礎,工藝與裝備相輔相成。我國油脂加工關鍵裝備技術長期被歐美壟斷。為實施精準適度加工,我國自主設計制造了一批相匹配的國產大型裝備,并成套化、自動化進而向智能化發展。
 
原料精選是精準適度加工的恰當起點。我國研究制造的大豆原料精選系統,攻克了提高采樣數據準確性、完善軟件編寫算法、盡量多預測不同殘次品特征,以及匹配系統運行速度與大豆下滑速度等難題,達到了更好的檢定效果,使壞豆和雜豆從大豆中高效剔除。
 
浸出器是油脂加工業的核心設備。2018年,我國自主設計并制造出與適度加工相配套的第五代E型浸出器,采用雙驅動軸、雙馬達設計,設備自重降低,允許更高載荷,克服了環形、履帶式浸出器的驅動軸、驅動主鏈輪尺寸過大、不便安裝維護和拖鏈刮板型浸出器刮板鏈條不易張緊的缺點。根據精準適度加工理念設計制造的浸出器、DTDC(蒸脫機)已在油廠廣泛運行。
 
智能化是油脂裝備的發展方向。我國研制的油菜籽低溫壓榨智能裝備和新型微波調質設備,集壓力溫度控制系統、油渣自動清理和回榨機構一體化,設備自動化水平大幅提升,壓榨溫度不超過60℃,壓榨餅殘油小于8%[10];基于分布式系統控制原理開發出了單元控制模塊,建立了高品質菜籽油產地加工技術自動控制系統;還利用聯用數字遠傳、無線傳輸和互聯網云技術,建立了關鍵設備在線控制與APP遠程監控耦合的產品質量管理系統,實現智能化、全方位全程監控[10]。
 
4.4部分成果已被納入國家或行業標準和公共營養政策
 
近年來,隨著新模式的示范和推廣應用,人們評價食用油優劣的觀念發生了重要變化,不再拘泥于其感官指標,而是更加關注油脂伴隨物。油脂界通力合作,在科學分析和研究基礎上,重新審視現行食用油質量標準,大力糾正油品過精和油色過淡等“過度加工”現象,將油品加工精度界定在適當范圍內,并以國家或行業標準的形式加以規范,落到實處。2010年以來,根據新模式的理念和技術特征,修訂形成了大豆油、花生油、玉米油、葵花籽油、芝麻油等食用油系列的新一輪國家標準,修訂內容包括:重置等級,由感官法取代羅維朋比色法評定色澤,放寬了對酸價、煙點的要求,等等。2017年,國家糧食局推出“中國好糧油”行動計劃,并制定了“好油”標準,將維生素E、植物甾醇、多酚等伴隨物納入營養聲稱指標,將反式脂肪酸、苯并芘等納入安全聲稱指標。2018年發布的《食品安全國家標準植物油》也充分體現了精準適度加工的理念。
 
5食用油精準適度加工理論的發展趨勢
 
5.1精準適度加工已成為我國油脂加工業轉型和升級必由之路
 
社會需求是科技發展的第一動力。精準適度加工已成為我國油脂加工業轉型和升級必由之路,進入“十三五”以來,國家繼續加大對精準適度加工技術的研發支持。
 
科技部啟動時跨2016—2021年的“大宗油料適度加工與綜合利用技術及智能裝備研發與示范”項目,針對油料油脂過度加工導致營養素損失、風險因子形成、蛋白功能損傷,以及傳統油料制品低值化等突出問題,開展以大宗油料精準適度加工新技術、新工藝和新裝備為目標的研發和示范。
 
同期,科技部還啟動了“食品加工過程中組分結構變化及品質調控機制研究”項目,以大豆、花生、油菜籽為研究對象,建立加工適宜性評價模型、技術、方法與標準,明晰典型油脂加工過程參數、組分結構變化、品質功能三者之間關系,建立油脂、蛋白等產品品質功能預測模型,構建加工全過程組分結構與品質功能調控理論體系與可視化平臺,實現油料產品品質功能導向的精準調控與高效制造,搶占國際油脂乃至食品加工科技前沿制高點。
 
對新模式的研發支持已經從大宗油料擴展至小品種油料。2018年,科技部啟動“特色油料適度加工與綜合利用技術及智能裝備研發與示范”項目,針對我國特種油料種類多、營養豐富,但地域分布廣、性質差異大、存在加工技術粗放、專用設備缺乏、智能化程度低、產品單一、綜合利用率低,以及過度加工導致功能成分損失、潛在風險因子產生等突出問題,研發基于20余種特色油料特性的精準適度加工與高值化利用的新技術、專業化智能裝備,并形成示范線。
 
5.2精準適度加工產品將從趨勢產品轉為普通食品,被消費者廣泛認可
 
精準適度加工既是一種新加工模式,也是一套個性化的設計方案和技術路線;它既是生產“好油”的重要途徑,也是食用油產業轉方式、調結構、促發展的重要途徑。
 
我國油脂資源十分豐富,不同原料品種應采用不同的加工工藝。但實際上,對于多種油料,如棉籽、米糠、油茶籽、胚芽等,目前還不能完全依據其自身的特點和要求,設計和實施合理的制煉油工藝,其結果是常不能按照預定要求,生產出高質量、高規格的食用油產品。
 
因此,精準適度加工的發展趨勢,是在基本探明每種油料油脂的物質基礎和準確把握原料加工特點,以及明確目標產品的組成、性質、規格與用途的基礎上,開展以油品安全、營養、綠色加工與資源高效利用為目標的工藝和設備研發,實現理論創新和關鍵技術突破。其終極目標是,采用高新技術特別是現代信息技術、生物技術、精細化工技術改造傳統產業,量身定制構建符合各種油料油脂特性的精準適度加工產業化模式,并通過推廣應用,不斷增加優質食用油供給,使精準適度加工產品從趨勢產品轉為被消費者廣泛認可的普通食品,進入千家萬戶,實現由“放心糧油”向“好糧油”的轉變,服務于供給側改革重大需求。
 
以全國小包裝食用油企業益海嘉里集團為例,近幾年來,該集團不斷加大投入,將精準適度加工模式從示范工廠推向集團所屬的近30家大型食用油加工廠,由大豆油擴展至稻米油、玉米油等其他植物油乃至食用調和油,取得了顯著的提質增效、節能減排成效。
 
5.3新的理念和技術特征將不斷融入一系列國家或行業標準,引領健康消費
 
精準適度加工是按照國家標準規定要求指導下的先進合理加工,糧油行業限制“過度加工”的最有力措施就是及時制修訂產品的標準,修改那些不利于健康的技術指標,從而將新的理念真正落到實處。相信假以時日,現行食用油質量標準中存在的某些指標內涵模糊、專屬性不強、量度值不準和重要指標缺項等狀況將得到改觀。通過有計劃、有步驟地開展相關研究工作,與時俱進,視必要和可能,今后可首先在“好油”產品標準中,逐步在所有食用油產品標準中增添更多的營養性、安全性指標,以及以油品出廠進入消費環節后的穩定性作為質量指標,為“放心糧油工程”“中國好糧油計劃”在全國范圍的成功實施奠定基礎。現在國內監測機構和油脂企業分析儀器齊備,完全具備開展相關測試項目的基礎條件,可為營養性、安全性指標的設立提供有力保障。
 
6結語
 
我國食用油產量與人均消費量的增速已明顯放緩,進入快速發展后的產業優化與結構調整的戰略機遇期,大力倡導精食用油精準適度加工,在節能減排增效的同時,顯著降低制煉油過程中各種營養成分的損失,脫除有害物,避免生成各種風險因子,保障優質食用油品供給,減少由高脂膳食帶來的不利影響,走出“雙重營養負擔”困境,已經成為新時期食用油加工業轉型和升級必由之路。

參考文獻:
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本文擬發表于2019年44卷第7期 P1
 
 

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