食品生物技術應用研究進展

董 瑞 孫 曉

（滄州職業技術學院，河北 滄州 061001）

今天，生物技術應用于工業、農業等許多領域。生物技術的一個重要領域就是食品生物技術，生物技術在食品工業中的應用尤為重要。食品生物技術手段的應用亦愈發廣泛，例如食品包裝、食品測驗及其余相關領域的食品生產。

1 生物技術在食品工業中的應用

1.1 對食品資源的改造

1.1.1 生產轉基因食品

現代生物技術的應用，尤其是重組DNA 技術，可以將特定的生物學特性轉移到植物、動物和微生物身上。同時，人們采用細胞生物學技術建立細胞融合技術，對大量的動植物細胞進行實驗。在受控培養中，根據給定的設計修改遺傳材料以獲得轉基因動物和植物。應用基因工程和細胞工程改良各種植物，開發抗病抗蟲植物品種，提高采摘后蔬菜和水果的品質，改善植物原料的加工特性。當前，快速生長、抗病、多肉的轉基因兔、羊不斷涌現，為改善國人的飲食習慣提供了新的思緒以及路徑[1]。

1.1.2 改良食品原料發酵微生物

食品成分加工的一個非常重要的方面是應用發酵技術轉化微生物。隨著不斷創新，發酵食品不斷改進并變得更加多樣化，但許多創新僅限于在現有產品中選擇可以改變產品特性的新產菌。

發酵微生物序列的發現和高產基因組技術的出現，徹底改變了對傳統加工方法的認識。現階段，已公開了10 條真菌基因組序列，更多真菌基因序列將通過已頒布的基因序列數據庫開展揭示。Jewett 等人以黑匣子代謝組學辦法為例展開了梳理，提供了分析獨立于細菌基因組二階的代謝功能多樣性的幾率。后基因組技術對于為發酵生物的天然生物活性的發展開辟新的可能性，以及在相關生產條件下改變微生物的性能至關重要[2]。這將會選擇最好的微生物菌株，并將這些微生物菌株用于生產獨特的或新的發酵產品類型提供了新方法。VanHylckamaVlieg等以乳酸乳球菌為例，綜述了這些技術及其潛在應用。

1.2 對食品加工工藝的改進

1.2.1 延長食品保鮮期

一方面，培育和推廣適合儲藏和加工的品種，為食品生產提供更易儲藏的原料。主要是利用基因工程技術選育對乙烯不太敏感的新品種，從細胞工程的角度破解農副產品以及副產品的保鮮問題。同時，應用酶工程技術，利用生物酶提升食品品質，通過瓶頸縫隙吸收氧氣，創造延長保質期的環境。

1.2.2 改進肉、奶、水產品的加工

肉類加工保鮮主要是對瘦肉、肥肉和嫩肉的綜合利用，如提高肉的整體品質、軟化肉質、生產發酵香腸、增加動物性食品的品種等。在乳制品中，外源性激素可用于增加牛奶產量、加強乳的免疫系統及改善牛奶成份。我們使用酶工程技術開發乳基因化學活性肽、發酵乳產品、雙歧桿菌發酵乳等等[3]。我們通過從人工淡水魚、內臟、魚眼及精卵巢等等海產品中分離及篩選化學成分來開發健康肉制品。

1.2.3 改良傳統發酵工藝

發酵工程施工應是充分利用微生物的特殊基本功能生產有用物質，將微生物直接應用于工業生產的技術參數，包含菌種育種、菌種生產、化學物質發酵、微生物利用等等。對食品行業的優化效果主要包括：（1）提升發酵食品的品質及合理化加工生產工藝。生物學技術已經應用于啤酒酵母的轉化，已經證實影響啤酒口感成熟度及增減基本原理的主要成份是雙乙酰。比如，降解啤酒酵母中的β-葡聚糖以及糊精，繁育可顯著提高麥汁率分解以及提高啤酒質量；實現純血發酵，殺死啤酒酵母，培養對其它病原菌有著優良活性的嗜好，已變成促成純種發酵重要手段。通過對大曲以及窖系微生物的分析以及機理研究，白酒生產開發了人工窖泥和添加特定微生物培養物等，瀘州風味大曲白酒生產趨于穩定、高產，經改進完成了各種風格白酒的生產和品質，使傳統的技術操作更加科學化、產業化。（2）優化發酵產業。如果醋是用固定化的醋酸菌釀造的，可以縮短發育期，將醋化能力增加9 到25 倍。（3）加快發酵產品開發。例如，通過酵母和細菌等微生物發酵獲得的單細胞蛋白（SCP），富含蛋白質、碳水化合物、維生素和礦物質等[4]。

1.3 在食品處理及分析過程中的應用

食品加工過程中的主要新技術手段應是過程自動化、商品的體內變化、含量以及色譜提純。蛋白促生物轉化技術手段用作制作奶制品添加劑的過程中，比如首先使用蛋白質水解酶將蛋白質分解成水解產物，而后將這些商品摻入到運動酸奶或是相仿商品中。食品分析涉及評估食品營養成分的可靠性，例如特性和成分。對其成分的評估還包括評估原材料的質量以及檢測添加劑和污染物的存在。測試是否存有微生物、細菌，測試是否有水解酶及食品的外形及食品的變質程度。除此之外，食品剖析關注制造過程中可能的污染及冷凍、消毒、吸附及輻射對于食品的潛在影響。

2 生物技術在食品生產相關領域的應用

2.1 在食品包裝儲存中的應用

微生物腐敗和氧化是食品腐敗的兩個重要因素。脫氧是食品保鮮必不可少的方法。葡萄糖氧化酶是一種理想的脫氧方法，因為它具有理想的抗氧化作用，對氧氣非常特異。細胞壁溶原蛋白的最大特性是消弭某個微生物的生長，而是允許某個有益病原體的生長。在食品包裝中用于防腐劑，可替代一些對于機體無毒、對于機體有害的物理防腐劑。通過將溶菌酶固定在食品包裝建筑材料上，可以促成抗菌使用性能及保鮮基本功能[5]。

當今，塑料被大量使用，它們難以分解并導致白色污染，因此塑料是現今研究的熱點話題。現階段，病原體發酵生產PHB 的成本比人工合成聚乙烯低得多，可以將PHB 生物學制備辦法加入樹木中以減少PHB 人工成本，合成PHB 的表達載體為植物[6]。通過使用Co 和光能，是一種以低成本大規模生產PHB 的有前途的方法，也是降低生產成本的更好選擇。

2.2 生物技術在食品檢測中的應用

生物學技術測試辦法的應用幾乎囊括了食品檢驗的方方面面，包括食品質量評估、品質監督、過程控制、肉制品研討等，特別廣泛應用于食品衛生測試。

傳統的檢測方法存在檢測成本高、某些病原體生長緩慢等問題。現代生物技術已解決了這些難題，食品衛生測試中選用的一些典型生物技術主要包含蛋白探針技術、PCR技術、生物控制器技術和分子生物學方式[7]。

2.3 應用生物技術解決食品工業生產中的環保問題

1.化學技術手段妥善處理制造業廢水時，最終商品幾乎均應是二氧化碳、空氣、水蒸氣、甲烷等無毒、穩定的物質。因而，它們應該應是一種安全、徹底的清除污染的方法[8]。尤其是，現代生物技術設備的發展明顯加強了生物加工過程，實現了更高的效率、更低的成本和更好的特異性。

2.食品工業中的大部分污染物有機物含量高且無毒，因此非常適合用作生物反應的底物。比如，一些有機廢水經過化學反應后可以轉化為沼氣池、酒精、生物汽油及生物碳水化合物。選取生物過程取代化學過程的物質可以降低生產活動的污染水平，繼而實現生態或是不能廢料生產，真正實現清潔生產的目的。

3.生物學過程以酶促反應為根底，合成蛋白是一種活性蛋白質，蛋白對底物具有高度的抗原。因而，生物學反應過程通常在常溫室溫之下展開，體內變動成本低，生物轉化小[9]。與高溫高壓制造工藝相比，反應前提大大簡化，因而投資小、效率高、消耗小、實際效果良好、工藝穩定、操作簡便。在大多數情況下，生物技術也可以與其他技術相結合。

4.通過使用生物產品代替化學品和人工化合物，可以最大限度地減少食品工業造成的環境污染。現階段最為具有典型性的是可生物降解的食品包裝建筑材料、薄膜及生物農藥。

3 結語

生物技術是一項新的、先進的技術，在解決人類的食糧、資源、健康及環境等等關鍵點中發揮著愈來愈重要的作用。隨著研討的不斷深入，生物技術正在改變經濟社會、生活及應用科學的發展過程，各國都將其視為重要的發展領域。未來食品生物技術將克服種種技術、經濟困難，順應食品工業上、中、下游的新發展，即食品資源的轉化、食品生產技術的改進、加工產品的包裝、貯藏等。