食品生化技術(shù)在發(fā)酵工程中的應(yīng)用

葛恩鵬

【摘 要】食品安全和食品質(zhì)量日益成為百姓關(guān)心的話題，結(jié)合當(dāng)今食品生產(chǎn)和管理中的若干問題，文章系統(tǒng)的分析了食品生化技術(shù)在發(fā)酵過程中的實(shí)際運(yùn)用，希望能夠給相關(guān)的食品工作人員一定的參考和借鑒。并希望通過文章的介紹，使一些優(yōu)秀的技術(shù)和想法，在未來的食品工業(yè)中得到不斷的推廣。

【關(guān)鍵詞】生化技術(shù)；發(fā)酵工程；食品；應(yīng)用

0.前言

民以食為天，中國的飲食文化底蘊(yùn)深厚，飲食業(yè)也隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，迎來了一個(gè)全面發(fā)展的春天。在飲食業(yè)的加工制作中，比較常見的應(yīng)用操作環(huán)節(jié)就是發(fā)酵。無論是釀酒業(yè)還是面點(diǎn)業(yè)等，許多食品的加工制作都離不開發(fā)酵。結(jié)合現(xiàn)有發(fā)酵技術(shù)和原理，筆者主要介紹了食品生化技術(shù)，由于生化技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢，所以必然在未來的食品工業(yè)中占有一席之地。

1.食品生化技術(shù)和發(fā)酵工程簡介

食品生化技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用，是指以現(xiàn)代生命科學(xué)的研究成果為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)代工程技術(shù)手段和其他學(xué)科的研究成果，用全新的方法和手段設(shè)計(jì)新型的食品和食品原料。該項(xiàng)技術(shù)的定義分為廣義和狹義兩個(gè)方面，從廣義的層面進(jìn)行分析，指一切在食品行業(yè)中應(yīng)用的生物化學(xué)技術(shù)，涵蓋面比較廣，涉及的范圍也相對(duì)較大，例如，生物的基因遺傳和細(xì)胞形成等等。隨著科學(xué)技術(shù)朝著精密化發(fā)展趨勢的增強(qiáng)，各個(gè)學(xué)科都相互滲透和融合，跨學(xué)科的研究已經(jīng)不再是科學(xué)界上的新鮮事，于是，時(shí)下的食品生化技術(shù)已經(jīng)成為了一種多學(xué)科共同參與的綜合性技術(shù)。

現(xiàn)代生物技術(shù)主要應(yīng)用生物學(xué)的基本原理，通過細(xì)胞和胚胎等一系列遺傳基因的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)物種等資源的轉(zhuǎn)變。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，一些科學(xué)實(shí)驗(yàn)器材也逐漸完善起來，在這些因素的帶動(dòng)之下，生物技術(shù)取得了前所未有的成績。同時(shí)，生物技術(shù)也逐漸的與其他行業(yè)相互融合，例如在食品、能源等方面都有滲透。

發(fā)酵工程是指采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的某些特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接把微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種新技術(shù)。發(fā)酵工程的內(nèi)容包括菌種的選育、培養(yǎng)基的配制、滅菌、擴(kuò)大培養(yǎng)和接種、發(fā)酵過程和產(chǎn)品的分離提純等方面。

2.食品生化技術(shù)在發(fā)酵工業(yè)的應(yīng)用

2.1基因技術(shù)在食品發(fā)酵工程中的應(yīng)用

基因技術(shù)在現(xiàn)代生化技術(shù)中占有重要的地位，主要采用類似工程設(shè)計(jì)的方法，按照不同的需求將目的基因剪切、組合、拼接，再將人工重組的基因通過載體導(dǎo)入受體細(xì)胞，進(jìn)行無性繁殖，并使目的基因在受體細(xì)胞中高速發(fā)展，產(chǎn)生出人類所需要的產(chǎn)品或組建成新的生物類型?；蚣夹g(shù)在食品發(fā)酵工程中主要有以下應(yīng)用：

2.1.1改良釀酒酵母菌的性能

利用基因工程技術(shù)培育出新的釀酒酵母菌株，用以改進(jìn)傳統(tǒng)的釀酒工藝，并使之多樣化。采用基因工程技術(shù)將大麥中的淀粉酶基因轉(zhuǎn)入啤酒酵母中后，即可直接利用淀粉發(fā)酵，使生產(chǎn)流程縮短，工序簡化，革新啤酒生產(chǎn)工藝。目前，已成功地選育出分解β-葡聚糖和分解糊精的啤酒酵母菌株、嗜殺啤酒酵母菌株，提高生香物質(zhì)含量的啤酒酵母菌株。

2.1.2改良面包酵母菌的性能

將優(yōu)良酶基因轉(zhuǎn)入面包酵母菌中后，其含有的麥芽糖透性酶及麥芽糖的含量比普通面包酵母顯著提高，面包加工中產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w量提高，應(yīng)用改良后的酵母菌種可生產(chǎn)出膨潤松軟的面包。

2.1.3改良乳酸菌發(fā)酵劑的性能

乳酸菌能代謝產(chǎn)生乳酸，降低發(fā)酵產(chǎn)品pH值。乳酸菌基因表達(dá)系統(tǒng)分為組成型表達(dá)和受控表達(dá)兩種類型，其中受控表達(dá)系統(tǒng)包括糖誘導(dǎo)系統(tǒng)、Nisin誘導(dǎo)系統(tǒng)、pH 誘導(dǎo)系統(tǒng)和噬菌體衍生系統(tǒng)。相對(duì)于乳酸乳球菌和嗜熱鏈球菌而言，德氏乳桿菌的基因研究比較缺乏，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)質(zhì)粒pN42和PJBL2用于構(gòu)建德氏乳桿菌的克隆載體。通過基因工程得到的乳酸菌發(fā)酵劑具有優(yōu)良的發(fā)酵性能，產(chǎn)雙乙酰能力、蛋白水解能力、胞外多糖的穩(wěn)定形成能力、抗雜菌和病原菌的能力較強(qiáng)。

2.2細(xì)胞工程技術(shù)在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用

細(xì)胞工程是生物學(xué)的一個(gè)重要組成部分，也是生物學(xué)家在不斷鉆研的一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域，經(jīng)過細(xì)胞工程的改造，可以改變細(xì)胞的原有基因，將不利于食品加工的基因進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)變。細(xì)胞工程主要有細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞融合及細(xì)胞代謝物的生產(chǎn)等。細(xì)胞融合是在外力（誘導(dǎo)劑或促融劑）作用下，使兩個(gè)或兩個(gè)以上的異源（種、屬間） 細(xì)胞或原生質(zhì)體相互接觸，從而發(fā)生膜融合、胞質(zhì)融合和核融合并形成雜種細(xì)胞的現(xiàn)象。細(xì)胞融合技術(shù)是一種改良微生物發(fā)酵菌種的有效方法，主要用于改良微生物菌種特性、提高目的產(chǎn)物的產(chǎn)量、使菌種獲得新的性狀、合成新產(chǎn)物等。與基因工程技術(shù)結(jié)合，使對(duì)遺傳物質(zhì)進(jìn)一步修飾提供了多樣的可能性。目前，微生物細(xì)胞融合的對(duì)象已擴(kuò)展到酵母、霉菌、細(xì)菌、放線菌等多種微生物的種間以至屬間，不斷培育出用于各種領(lǐng)域的新菌種。

2.3酶在食品發(fā)酵生產(chǎn)中的應(yīng)用

酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有高效催化功能、高度專一性和高度受控性的一類特殊生物催化劑。酶工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，酶工程又稱酶反應(yīng)技術(shù)，是在一定的生物反應(yīng)器內(nèi)，利用生物酶作為催化劑，使某些物質(zhì)定向轉(zhuǎn)化的工藝技術(shù)，包括酶的研制與生產(chǎn)，酶和細(xì)胞或細(xì)胞器的固定化技術(shù)，酶分子的修飾改造，以及生物傳感器等。酶工程技術(shù)在發(fā)酵生產(chǎn)中主要用于兩個(gè)方面，一是用酶技術(shù)處理發(fā)酵原料，有利于發(fā)酵過程的進(jìn)行。如啤酒釀制過程，主要原料麥芽的質(zhì)量欠佳或大麥、大米等輔助原料使用量較大時(shí)，會(huì)造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纖維素酶的活力不足，使糖化不充分、蛋白質(zhì)降解不足，從而減慢發(fā)酵速度，影響啤酒的風(fēng)味和收率。使用微生物淀粉酶、蛋白酶、一葡聚糖酶等制劑，可補(bǔ)充麥芽中酶活力不足的缺陷，縮短糖化時(shí)間，減少麥皮中色素等不良雜質(zhì)在糖化過程中浸出，從而降低麥汁色澤。二是用酶來處理發(fā)酵菌種的代謝產(chǎn)物，縮短發(fā)酵過程，促進(jìn)發(fā)酵風(fēng)味的形成。啤酒中的雙乙酰是影響啤酒風(fēng)味的主要因素，是判斷啤酒成熟的主要指標(biāo)。當(dāng)啤酒中雙乙酰的濃度超過閾值時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一種不愉快的餿酸味。雙乙酰是由酵母繁殖時(shí)生成的α-乙酰乳酸和α-乙酰羥基丁酸氧化脫羧而成的，一般在啤酒發(fā)酵后期還原雙乙酰需要約5～10d的時(shí)間。

3.小結(jié)

綜上所述，運(yùn)用食品生化技術(shù)的發(fā)酵，不僅發(fā)酵的時(shí)間縮短了，同時(shí)發(fā)酵后的產(chǎn)品種類也相對(duì)的豐富了，能夠更加適應(yīng)廣大的消費(fèi)人群。更重要的是，食品加工的經(jīng)濟(jì)效益獲得了提升，食品企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益豐厚了，毫無疑問，這將從整體上帶動(dòng)食品加工工業(yè)的全面發(fā)展。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐成勇，郭本恒等.酸奶發(fā)酵劑和乳酸菌生物技術(shù)育種[J].中國生物工程雜志，2004，（7）：27.

[2]楊玉琢，劉玉靜.基因工程對(duì)乳酸菌發(fā)酵劑的改良應(yīng)用[J].中國乳品工業(yè)，2005，07：33-35.

[3]邵晨，黃小鳳.現(xiàn)代酶工程及其在食品加工中的應(yīng)用[J].江蘇食品與發(fā)酵，1995，03：32-33.