制圖：洪克非（由AI輔助生成）

家住長沙市井灣子的陳女士最近憂心忡忡，她和丈夫都去醫(yī)院做了葡萄糖耐量試驗，三次數(shù)據(jù)，除了餐前外，其他兩次都嚴(yán)重超標(biāo)。

“醫(yī)生說，多吃粗糧、植物蛋白，不要老是精米白面、大魚大肉?！彼嬖V同事，自己回來后就打了一張食物淀粉含量表貼在門后，各種禁忌一目了然。

今年的政府工作報告提到，“增加多元食物供給”?！俺缘酶】怠背蔀榍f家庭的核心訴求之一，但不少慢性病人群面臨的“精米營養(yǎng)單一、血糖波動大”難題，仍待破解。

國內(nèi)不少專家從種子培育、種植技術(shù)等方式嘗試改變。記者3月初獲悉，中南林業(yè)科技大學(xué)、長沙理工大學(xué)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、南京財經(jīng)大學(xué)聯(lián)合攻關(guān)18年的“AI精準(zhǔn)碾米技術(shù)”實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化落地。這種從加工端切入的突破性技術(shù)——能精準(zhǔn)提煉大米糊粉層、富含膳食纖維和谷維素的“米珍營養(yǎng)米”，不僅讓主食告別“精白=營養(yǎng)流失”的困境，更給糖尿病患者、亞健康人群帶來了飲食新選擇。

　　“磨去精華留下糖”

中南林業(yè)科技大學(xué)稻谷及副產(chǎn)物深加工國家工程研究中心教授林親錄在接受中青報·中青網(wǎng)記者采訪時表示，作為主食之一的稻米，經(jīng)粗放加工成精制食物，居民過度追求精米口味享受，是慢性疾病發(fā)病率上升過快、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)失調(diào)、膳食纖維及微量元素缺乏等問題存在的重要原因之一。

中國水稻研究所曾刊文指出，水稻是世界上重要的糧食作物，它養(yǎng)活了世界上一半以上的人口，我國有60%以上的人口以大米為主食。林親錄說，隨著米制品的逐漸豐富，其消費人群仍在擴(kuò)大中。片面追求“精、細(xì)、白”的精白米，不僅營養(yǎng)成分單一，還存在血糖生成指數(shù)高、膳食纖維含量低、礦物質(zhì)及維生素等營養(yǎng)成分缺乏等缺點。

何謂精白米？

林親錄介紹，稻谷籽粒是由稻殼和糙米組成。稻谷去殼后的糙米由皮層、胚、胚乳構(gòu)成。胚的最外層為米珍層（糊粉層及亞糊粉層等）。以往多數(shù)的加工企業(yè)都是將大米外表面的果皮、米珍層及部分胚乳等一并碾除，剩下的大米胚乳就是精白米。此時，所含的營養(yǎng)成分如脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和膳食纖維等營養(yǎng)物質(zhì)，隨著米糠層的去除而大量流失，造成大量的營養(yǎng)浪費和糧食浪費。

“市場上買的部分大米晶瑩透亮，頂端有一個磨掉的部分，就是最有功用的保健部分，沒了。”林親錄告訴記者，這相當(dāng)于是“磨去精華留下糖”。美國國家食品營養(yǎng)協(xié)會等國內(nèi)外多家機(jī)構(gòu)的研究表明，膳食營養(yǎng)的缺失與糖尿病、心血管疾病等多種疾病顯著相關(guān)。

近年來，林親錄所在團(tuán)隊，聯(lián)合多地高校和企業(yè)，持續(xù)研究大米加工機(jī)制的變化，以期改善長期食用精制大米所帶來的營養(yǎng)健康問題。

　　“ 智能碾米存精華 ”

2024年，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《糧食節(jié)約和反食品浪費行動方案》要求，推動糧油適度加工標(biāo)準(zhǔn)化，推廣應(yīng)用輕度磨皮、高精度分篩等工藝，推廣低溫升碾米、柔性碾米等設(shè)備。

國家衛(wèi)生健康委員會在對十三屆全國人大五次會議第0132號建議的答復(fù)中提到，發(fā)展米糠產(chǎn)業(yè)，挖掘米糠營養(yǎng)價值，有利于促進(jìn)糧食減損增效和國民營養(yǎng)健康。

2024年8月，由中南林業(yè)科技大學(xué)等4所高校聯(lián)合研究出快速篩選加工用原料的方法，構(gòu)建了人工AI精準(zhǔn)碾米理論和技術(shù)體系，解決了傳統(tǒng)碾米加工難以精準(zhǔn)保留功能營養(yǎng)成分的難題，開發(fā)了高附加值低GI（血糖生成指數(shù)≤55）等系列營養(yǎng)米制品。

傳統(tǒng)的大米加工精度以“留皮率”“碾減率”等來定義，不同品種稻谷的皮層和糊粉層的厚度有差異，相同碾減率、不同品種大米的實際加工精度是有顯著差異的，而這一點在傳統(tǒng)的碾米工藝中被忽視。因此，團(tuán)隊針對稻米加工中加工精度和大米品質(zhì)控制“靠人工、憑感官”的現(xiàn)狀，首先構(gòu)建了不同碾磨米層稻米的微觀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫。

“這項工作漫長而費心費力。我們收集了近1000個典型品種稻谷原料。每個品種稻谷隨機(jī)挑取10顆飽滿水稻，剝除穎殼，使用雙面刀片從籽粒中間截取1-2毫米組織塊，同時保證兩個切面光滑平整?！敝心狭謽I(yè)科技大學(xué)稻谷及副產(chǎn)物深加工國家工程研究中心副教授李江濤告訴記者，已切片的組織塊要放入裝有“甲基藍(lán)-曙紅”染色液的燒杯中染色。染色結(jié)束后將切片放入盛有超純水的燒杯中漂洗2-3次，接著用無水乙醇脫色90秒，最后再用超純水清洗大米2次。

最后，對經(jīng)染色脫色的切面，使用智能型數(shù)碼顯微鏡進(jìn)行拍照。

有了數(shù)據(jù)庫只是第一步，還得用一種大米加工在線檢測系統(tǒng)來對碾米機(jī)的參數(shù)進(jìn)行實時調(diào)控。由于暫未有應(yīng)用于大米加工在線檢測的米粒分類方法，團(tuán)隊首次將深度學(xué)習(xí)應(yīng)用于大米加工在線檢測系統(tǒng)。

他們用工業(yè)相機(jī)對12種不同加工米粒（不同加工精度的整米和碎米）進(jìn)行了拍攝，最終構(gòu)建了包含12種米粒的數(shù)據(jù)集，其中共包含18396張320×512像素大小的米粒圖像。

此后，利用機(jī)器視覺采集到的稻米圖像信息，作為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入向量，對稻米圖像中的像素逐一掃描，將每一像素與相鄰的像素進(jìn)行比較，然后標(biāo)記符合“突變”特征的像素點，將這些點連起來，即構(gòu)成被檢測對象的外輪廓。

針對加工領(lǐng)域中傳統(tǒng)碾米機(jī)存在信息孤島等問題，團(tuán)隊構(gòu)建了多機(jī)協(xié)同智能控制理論，將每一個碾米機(jī)構(gòu)建為一個神經(jīng)元，依照工序的先后次序，將生產(chǎn)線構(gòu)建成為多層神經(jīng)元的前饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；把上一工序的多指標(biāo)工藝檢測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多維度向量作為下一層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不斷判斷并優(yōu)化多機(jī)協(xié)同碾米的模式，使碾米精度剛好達(dá)到目標(biāo)米層。

近年來，大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)引入，成為突破大米加工技術(shù)瓶頸的重要趨勢。在碾米加工方面，碾磨對大米的食用品質(zhì)影響較大。碾磨程度過低則大米口感差，而碾磨程度過高，又會造成營養(yǎng)成分大量流失以及糧食和能源的浪費。

林親錄介紹，現(xiàn)有研究表明，糙米在碾磨過程中酚類、花青素、谷維素和生育酚等活性成分的含量顯著降低，進(jìn)而減弱其抗氧化等功能活性。因此，適宜的加工精度對于大米營養(yǎng)價值和食用品質(zhì)的平衡非常關(guān)鍵。近年來，以日本、美國等國為主的學(xué)者和企業(yè)在稻米的機(jī)器視覺檢測與加工智能化方面加快研究步伐。

而團(tuán)隊研發(fā)并落地的智能靶向碾米生產(chǎn)示范線，結(jié)合穩(wěn)定化處理與保鮮技術(shù)生產(chǎn)的米珍營養(yǎng)米，成功保留米珍層，包含糊粉層、亞糊粉層、部分胚芽。對比糙米和精白米，米珍營養(yǎng)米、糙米及精白米的水分含量在12%左右，易儲藏。此外，三者淀粉含量相仿。而與當(dāng)下市場上最常見的精白米相比，米珍營養(yǎng)米含有的膳食纖維接近精白米的兩倍，谷維素含量提高了50%以上，不飽和脂肪酸含量提高了30%以上，這些成分對慢性病具有預(yù)防和緩解作用。

2023年1月，第一粒米珍米成功孵化，之后迅速量產(chǎn)，在大米加工史上首次實現(xiàn)了大米米珍層（亞糊粉層）的精準(zhǔn)保留。

同年6月，米珍米產(chǎn)品在第十九屆糧食產(chǎn)銷協(xié)作福建洽談會上亮相，因其軟糯香甜口感好實力“圈粉”。7月，在我國首次人工智能靶向碾米關(guān)鍵技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用科技成果評價會上，中國工程院院士、水稻遺傳育種專家胡培松帶領(lǐng)的專家組認(rèn)為，這一成果“整體達(dá)到了國際領(lǐng)先水平”。

研究團(tuán)隊在湖南助農(nóng)米業(yè)有限公司和湖北黃梅縣永盛米業(yè)有限公司等企業(yè)，建立了智能靶向碾米生產(chǎn)線，實現(xiàn)了智能化精準(zhǔn)靶向碾米技術(shù)的落地轉(zhuǎn)化。

2025年12月29日晚，從杭州匆匆趕回的助農(nóng)米業(yè)董事長黃慶明在電話中告訴記者，2024年該公司在科技加持下制成的米珍營養(yǎng)米，銷售額達(dá)到2000多萬元。

　　“ 稻米精華醫(yī)腸疾 ”

在稻米加工的進(jìn)一步研究中，林親錄、李江濤團(tuán)隊與華南理工大學(xué)教授朱偉、副教授馬毅團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，稻谷也能在醫(yī)療領(lǐng)域有較好應(yīng)用——大米淀粉裹益生菌可有效治療結(jié)腸炎。

潰瘍性結(jié)腸炎是一種慢性、非特異性腸道炎癥性疾病，發(fā)生發(fā)展與腸道菌群失衡密切相關(guān)。傳統(tǒng)治療手段存在副作用顯著、復(fù)發(fā)率高以及難以根治等問題。盡管活菌療法通過工程化微生物調(diào)控腸道微生態(tài)展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢，但口服遞送過程中細(xì)菌存活率低、定植能力弱以及治療目標(biāo)不明確等瓶頸制約了其療效。

林親錄介紹，在利用前述人工智能靶向研磨技術(shù)研米時，可以精準(zhǔn)將只有30微米的糊粉層研磨下來，制成保健食品。例如可以給老人作為代餐粉，既能控制血糖不增，飽腹感還很強(qiáng)。另一方面，研磨出的米珍成分吃進(jìn)去以后，能促進(jìn)有益微生物生產(chǎn)繁殖。

李江濤說，這一過程可以通俗地概括為，研究者通過改造大米淀粉裹住益生菌，進(jìn)而形成保護(hù)層，扛住胃酸消化，讓活菌直達(dá)發(fā)炎腸道；通過基因改造益生菌，讓它生產(chǎn)“偽裝誘餌”抗菌肽，有害菌誤食后會被破壞殺死；活下來的益生菌在腸道扎根，持續(xù)清除病菌、調(diào)節(jié)菌群平衡，高效安全治療潰瘍性結(jié)腸炎。

這一研究成果的論文，已于2025年6月發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)材料》上。

林親錄提到，大米的主要成分是淀粉，人吃米飯時，唾液里的淀粉酶會把米里的淀粉降解成葡萄糖，因而感受到甜味。依據(jù)這個原理，團(tuán)隊人員將陳米、碎米，通過生物酶轉(zhuǎn)化，制取葡萄糖、麥芽糖、果葡糖漿等系列淀粉糖。

目前，這種甜味劑已經(jīng)應(yīng)用于食品化工中。“我們做糖果，做糕點，做飲料，都要加甜味劑，（加這樣的甜味劑）不會導(dǎo)致血糖飆升?！绷钟H錄說。在醫(yī)用領(lǐng)域，這種淀粉糖還可以用于培養(yǎng)微生物，純化后做成一些消炎藥劑。

記者了解到，科研團(tuán)隊聯(lián)合申報的“營養(yǎng)米制品產(chǎn)業(yè)鏈升級關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用”項目，獲得了中國輕工業(yè)聯(lián)合會科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎。截至目前，該技術(shù)成果已先后在湖南、湖北、廣東、江蘇等地20多家企業(yè)推廣，部分產(chǎn)品出口到韓國、歐盟、東南亞等地。

中青報·中青網(wǎng)記者 洪克非

來源：中國青年報