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特色菊芋新品种及其开发利用关键技术

成果类别:应用技术类
完成单位/人:廊坊市思科农业技术有限公司
合作单位:中国农科院北京畜牧兽医研究所、河北晨光生物科技集团股份有限公司
研究起始日期:2006-04-03
研究终止日期:2019-12-31
组织评价单位:河北省科技成果转化服务中心
评价形式:函审
批准登记单位:河北省科技成果转化服务中心
成果登记号:冀科成转评字【2020】第028号
主研人:
主研人姓名 工作单位 技术职称 对成果的贡献
熊本海 中国农科院北京畜牧兽医研究所 研究员 畜禽营养分析及饲料组方研究
刘君 廊坊市农林科学院 研究员 项目主持人:总体设计及品种选育、快繁,系统软件开发
安利红 廊坊菊芋研究所 副高 牧草型品种发明专利及产品营养分析
刘斌 廊坊市思慧生物科技发展有限公司 营养师 菊芋产品及加工工艺研发、产品销售与推广
安晓东 河北晨光生物科技集团股份有限公司 高级工程师 提取菊粉工艺、低温萃取陶瓷膜处理创新
郑姗姗 中国农科院北京畜牧兽医研究所 硕士研究生 菊芋饲料营养成分数据化整理
晏国生 廊坊市思科农业技术有限公司 研究员 品种选育、农机设计研制、及运营管理
成果评价(鉴定验收):
2020年03月23日,由河北省科技成果转化服务中心组织并主持,邀请7位相关专业领域专家组成评价专家组,对廊坊市思科农业技术有限公司、中国农科院北京畜牧兽医研究所、河北晨光生物科技集团股份有限公司、廊坊市农林科学院、廊坊市思慧生物科技发展有限公司、廊坊菊芋研究所共同完成的本项目进行了通讯评价。评价过程严格按照有关规定和程序,每位专家独立进行了打分并撰写评价意见,由系统自动统计总分后,专家组长根据其他专家意见和评分,作出最终评价意见,出具本评价报告,每位专家的打分表为最终评价报告组成部分和评价意见的重要参考依据。 综合评分:95.41 评价结论: 一、提交的资料完整规范,符合成果评价要求。 二、该项目针对特色菊芋新品选育及产业化发展的需求,以着力突破菊芋产业发展的技术瓶颈为切入点,以形成产业技术体系为目标,历时14年,对菊芋品种选育与耕作、菊芋块茎的精深加工与利用、菊芋秸秆的高效利用等关键技术体系开展了创新性研究,为特色菊芋产业的种业创新、人类保健产品研制及新型饲料资源开发提供了技术支撑。主要创新点如下: 1.首次把“灰色理论”和“同异论”优化方法用于菊芋品种选育,系统选育出加工型、鲜食型、耐盐碱型、牧草型及观赏型5个系列菊芋新品种8种,含品系88个,获得活体菊芋种质资源资源306份,突出的品种品系标特性表现突出。 2.研发了菊芋收获机,筛选适于菊芋种植的播种机、中耕除草、菊芋秸秆收割机等机具,形成了菊芋农机、农艺综合配套技术体系。 3.创新了菊粉精深加工前处理工体技术及快速低温磨浆浸提技术,抑制低温萃取过程中微生物滋生,并节能减排,使得菊糖总得率达到98%以上,同时发明了治疗糖尿病的包含菊糖中药组方剂及胶囊或片剂的工艺技术。 4.首次通过代谢组学研究揭示了添加适量菊粉可以缓解奶牛乳房炎和维护奶牛乳房健康,并在国际上最先将菊芋秸秆饲料作为优质粗饲料入选国家级数据库。 三、该项目获国家发明专利6件、实用新型专利2件,制订地方标准8项,发表论文11篇,出版著作2部,培育高新技术企业2家。 四、该项目技术成果已在河北省大面积推广应用,并辐射到13个省市。2017-2019年累计推广菊芋种植面积12.62万亩,保健品9527吨,秸秆饲料6.13万吨,新增产值83662.74万元,经济、社会和生态效益显著。 综上所述,该成果总体达到国际先进水平。建议:在适宜类型区进一步推广应用。
成果简介、创新突破点、推广应用和成果转化情况:
成果简介:任务来源:主要包括科技部农业科技成果转化资金项目、国家科技基础条件平台建设项目、河北省及地市科技型企业创新资金项目及企业自立项目等9个项目。 应用领域:主要包括作物种植、农产品加工及畜禽养殖。技术原理:在特色菊芋新品种选育方面,通过系统选择、杂交、提纯、比较鉴定、区域品比试验。运用“灰色理论”、“同异论”和决策评估、系统优化等方法选育出耐盐碱、饲草、观赏、鲜食、加工型“廊芋”五大系列,8个新品种,获得88个新品系,163个株系,总共306个菊芋种质资源,为今后菊芋品种选育工作奠定坚实的基础。在菊粉产品精深加工技术方面,将技术关口前移,突破了传统热溶解方式,首创磨浆法前处理工艺和低温萃取工艺等,在提高产品得率及纯度、减低能耗和保护环境等方面技术优势明显,在菊粉及菊芋秸秆饲料的资源开发研究上,先通过瘤胃接种的体外法,测定最佳瘤胃微生物发酵的菊粉添加量,再通过使用UMI 16S rDNA扩增子测序技术与非靶向质谱技术方法,揭示了菊粉通过促进瘤胃微生物有益的优势菌属的风度进入促进乳房的健康的调控机理。其次采用数据库技术及养分模型预测技术,建立菊芋秸秆特性数据库。 性能指标及国内外同类技术比较: 菊芋新品种性能指标:选育出廊芋系列菊芋8个新品种,88个品系,获得306份活体菊芋种质资源资源,突出的品种品系与本区域内的主载品种比较,目标特性表现突出:例如,鲜食型廊芋1号,块茎总糖含量23.28%,果聚糖含量9.7%,分别比本区域内主栽品种高4.56和2.32个百分点,丰富了蔬菜品种,实现了鲜食菊芋营养价值的新突破;加工型廊芋3号,块茎亩产量3895.37公斤;总糖含量23.52%,果聚糖含量9.8%,分别比本区域内主栽品种高4.8和2.42个百分点,解决了高产、高糖双目标的育种难题,为菊芋深加工提供了品种资源。牧草型品种廊芋21号,亩秸秆产量5548公斤,花前粗蛋白含量12.11%,粗脂肪含量2.315%,花后秸秆粗蛋白含量7.44%,粗脂肪含量1.78%,分别比本区域内主栽品种高5.27,0.61和0.65,0.114个百分点,添加了新的饲料资源;观赏型廊芋31号:花期天数106天,比主栽品种花期延长2个月以上,为观赏绿化和食用饮料提供了菊芋资源。 菊芋精深加工工艺技术:1)突破了传统通过热溶解方式,首创磨浆法前处理工艺,清洁时间短,节省生产用水,与本领域普遍采用的前处理技术需要3-5小时,本项目仅需5-10分钟即可完成;项目通过使用陶瓷膜代替碳酸法饱充除杂,使得树脂再生的用水量显著减低,尤其废水的产生量降低至传统工艺的30%以上;2)发明了低温萃取工艺,通过综合筛选菊粉的粉碎粒径(10~300目)、离子水的温度(5~35℃)、离子水与菊粉重量比例(1~3:1)、混合溶液的pH值(1~7)、陶瓷膜的孔径(5~200nm)及用于不同剔除目的离子交换树脂的型号(强酸性:D001、AM007、LD206;强碱性:D900、D941、D296)等参数,减少或抑制低温萃取过程中微生物滋生,大幅减少产品损耗,使得菊糖总得率达到98%以上,菊糖的纯度可达94~97%,高于同行得率水平的14%(同行平均为85.7%)以上,高于同行纯度水平的8.5%(86%~90%)以上;3)发明了治疗糖尿病的包含菊糖中药组合物的专利技术,能双向调节糖尿病患者的血糖,改善糖尿病患者的临床症状,减轻痛苦,对心、肝、肾无损害,用药安全,疗效稳定,是治疗糖尿病及其并发症治疗的有效药物,在国内外未见报道。 菊粉及菊芋秸秆饲料的资源开发:1)通过结合体内及体外试验,发现在奶牛的基础日粮中每头牛每天添加200g菊粉(主要成分为菊糖)可明显缓解奶牛乳房炎,维护奶牛乳房健康,未见国内外报道;2)建立了项目培育菊芋品种及品系的菊芋块茎中8种果寡糖含量基础数据库,并系统鉴别了菊芋地上部分(茎、叶和花)中含有的生物活动物质的种类,主要包括12种黄酮类、8种酚酸类、7种倍半萜类、7种倍半萜内酯类、16种氨基酸、2种多糖、2种甾醇类及5种挥发性油脂类物质等,有些物质还进行了定量测定。该结论未见报道;3)与美国feedstuff、法国Fbase、德国rostock等国际数据库比较,本项目在国内外首次将牧草型菊芋秸秆作为一种粗饲料原料收入国家级数据库,为新饲料资源的产业化应用提供基础数据支撑。 成果的创造性与先进性: 首先是创造性运用“灰色理论”、“同异论”和决策评估、系统优化等方法分类并选育出耐盐碱、饲草、观赏、鲜食、加工型“廊芋”系列新品种及农机农艺配套技术,不仅使创统的品种如耐盐碱、鲜食、加工型等性能得到本质上的提升,而且丰富了饲草型及观赏型新品种。二是首创磨浆法前处理工艺和低温萃取提纯工艺,不仅从根本上提高菊芋加工前处理的效率,节能节水省时,而且在减少或抑制低温萃取过程中微生物滋生的前提上,显著提高菊粉提取得率及产品的纯度及质量安全;三是首创了治疗糖尿病的添加菊糖的方剂及胶囊或片剂的加工工艺;四是首次通过代谢组学研究揭示了适量的菊粉添加可以缓解奶牛乳房炎,维护奶牛乳房健康,并在国际上最先将菊芋秸秆饲料作为优质粗饲料入选国家级数据库。 推广应用的范围、条件和前景以及存在的问题等 。 推广应用和成果转化情况:本项目通过“菊芋品种选育—规模种植+畜禽养植+产品加工+示范推广一体化的产业技术”模式的运营,取得显著的经济、社会、生态效益。近3年,菊芋新品种的种植面积累计达到12.62万亩以上,以菊糖为核心的保健品销量达9527吨以上,菊芋饲料6.13万吨以上,有机生物肥料12.14万吨以上。成果的应用综合提高每亩种植效益15%以上,减少养殖成本8%以上,降低示范应用养殖场畜禽死淘率及发病率10%以上。截止到2019年底,累计新增产值83663.74万元,实现利润9980万元,利税10479万元。 推广应用前景:通过在包括京津冀地区、甘肃、青海、山东、河南、内蒙、新疆等13个省市推广菊芋种植、甚至在海南、南沙以及南太平洋的瓦努阿图均已试验成功,大大改善了种植局部地区的大环境及土壤的品质,也成为生态环境相对恶劣地域如青海、甘肃、内蒙及新疆等西部地区农牧民通过产业致富的途径之一。因此菊芋新品种的推广范围广、投入产出比高,应用前景巨大,可预见在推广条件成熟后可以做成千亿规模的大产业。
推广转换意向:同意转化
成果推广联系人:廊坊市思科农业技术有限公司 晏国生
联系电话:18631691899
电子信箱:sikenongye@126.com
成果简介:
本成果的实施取得省部级鉴定成果4项,获得发明专利6项,实用新型专利2项,软件著作权7项,发表论文9篇,出版专著2部,制定地方标准9项,取得绿色产品认证2项。通过该项目的实施,项目完成单位获准前后建立了2家院士工作站,培育出1家国家技术创新企业,2家高新技术企业,1个国家企业技术中心,国家农业科学数据中心(动物),并成立了“京津冀菊芋产业技术创新战略联盟”。 问题与建议:首先,菊芋品种选育工作是一项长期性、基础性工作,项目还需进一步将菊芋活体种质的存量从306个增加到1000种以上,并计划采用表型育种的方法,结合大数据分析模型,进一步提升育种水平及新品种的种质;其次在菊芋收获机的设计制造上需要升级换代,提高设备的自动化、智能化及系列化水平;第三在菊芋产品的深度开发上,进一步拓展开发出具有不同浓度及满足不同消费人群及年龄结构的的系列产品。最后,菊芋特色饲料从饲喂反刍动物拓展到单胃动物,如家禽、水禽及猪的饲喂,并重点开发出具有提升免疫力的系列畜禽饲料添加剂产品,为我国从2020年7月开始执行的无抗生素时代的到来提供一部分解决方案。

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