現(xiàn)代微生物技術(shù)在乳品工業(yè)中的應(yīng)用

王麗麗

摘 要 幾個(gè)世紀(jì)以來，微生物的生物潛能一直被用于生產(chǎn)面包、葡萄酒、醋和其他常見產(chǎn)品，而人們卻不了解其組成的生化基礎(chǔ)。微生物酶在工業(yè)和醫(yī)藥上得到了廣泛的應(yīng)用，其穩(wěn)定性、催化活性和生產(chǎn)優(yōu)化等方面都優(yōu)于植物和動(dòng)物酶。酶由于加工時(shí)間短、能量投入低、成本效益高、無毒環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于食品、農(nóng)業(yè)、化工、醫(yī)藥等行業(yè)。本文就微生物在酶生產(chǎn)中的技術(shù)和科學(xué)參與以及它們?cè)谌蛉槠肥袌?chǎng)的現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述。

關(guān)鍵詞 乳品工業(yè)；現(xiàn)代微生物；酶工程

微生物中的細(xì)菌、霉菌和酵母能導(dǎo)致食品的腐敗，但也能讓食品和食品生產(chǎn)得到最大開發(fā)與利用。不同的細(xì)菌和真菌菌株被用于乳制品的發(fā)酵，以生產(chǎn)各種各樣的培養(yǎng)乳制品。細(xì)菌和真菌都被用在這些奶酪生產(chǎn)過程中。事實(shí)證明，牛奶從動(dòng)物腺體中出來時(shí)不含任何細(xì)菌，但是在收集之后，牛奶中發(fā)生的所有變化，都是因?yàn)榧?xì)菌。細(xì)菌在酸奶的制作中發(fā)揮作用。當(dāng)牛奶和酸奶一起保存幾個(gè)小時(shí)，它會(huì)轉(zhuǎn)化成酸奶，正是細(xì)菌引領(lǐng)了整個(gè)過程，并把牛奶變成酸奶。

1 現(xiàn)代微生物技術(shù)應(yīng)用的意義

現(xiàn)代微生物技術(shù)的發(fā)展會(huì)對(duì)人們的身體健康產(chǎn)生極大的影響，越來越多的國(guó)家為微生物技術(shù)投入了無數(shù)的人才與資金，促進(jìn)了現(xiàn)代微生物技術(shù)的發(fā)展。

微生物是微小的單細(xì)胞結(jié)構(gòu)。細(xì)菌、病毒和真菌屬于這一類。他們有能力在簡(jiǎn)單的細(xì)胞分裂的幫助下繁衍后代。微生物的單細(xì)胞包含完整的遺傳物質(zhì)，這種遺傳物質(zhì)被轉(zhuǎn)移到下一代細(xì)胞。他們可以增加數(shù)量，但不能增加大小。它們對(duì)人類生活產(chǎn)生巨大影響，因?yàn)楦鞣N目的被用于生物技術(shù)。

1.1 蛋白質(zhì)工程學(xué)

蛋白質(zhì)工程學(xué)也可以說是酶工程，是利用分子生物學(xué)技術(shù)，將氨基酸進(jìn)行突變，改變蛋白質(zhì)的化學(xué)技術(shù)和功能。

1.2 核酸探針技術(shù)

核酸探針多用于待測(cè)核酸樣品的特定基因序列檢測(cè)，探針可以用亞磷酰胺法合成，也可以通過PCR擴(kuò)增或克隆來產(chǎn)生和標(biāo)記（這兩種方法都是較老的方法）。為了增加探針RNA的體內(nèi)穩(wěn)定性，不使用RNA，而是可以使用RNA類似物，特別是嗎啉衍生物。

1.3 納米孔測(cè)序

納米孔測(cè)序已經(jīng)走向商業(yè)化，而由DNA-蛋白質(zhì)相互作用引起的分析物結(jié)構(gòu)的（相對(duì)）更大的局部變化卻沒有得到廣泛的研究。商業(yè)因素和個(gè)性化醫(yī)療的目標(biāo)幾乎肯定在這種差異中起著很大的作用，然而DNA-蛋白質(zhì)相互作用的科學(xué)含義對(duì)于理解細(xì)胞功能和DNA序列一樣重要（可以說不太為人所知）。納米孔作為一種工具，對(duì)于揭示蛋白質(zhì)結(jié)合的位置、條件和緊密程度，具有巨大的潛力。

然而，這些廣泛的影響也可能體現(xiàn)了這項(xiàng)技術(shù)實(shí)施的挑戰(zhàn)：與納米孔測(cè)序相比， DNA-蛋白質(zhì)相互作用的研究需要在非常廣泛的分析物范圍內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化，納米孔測(cè)序需要提高時(shí)間和空間分辨率，以解決僅一種分析物的局部結(jié)構(gòu)中非常細(xì)微的差異。我們預(yù)計(jì)蛋白質(zhì)-DNA相互作用的研究將會(huì)因納米孔制造和修飾的未來進(jìn)展而大大促進(jìn)，因?yàn)檫@些進(jìn)展將允許優(yōu)化核酸-蛋白質(zhì)分析物的技術(shù)范圍。

2 現(xiàn)代微生物技術(shù)在乳品工業(yè)中的應(yīng)用

微生物酶因其在食品、農(nóng)業(yè)、化學(xué)、醫(yī)藥和能源等行業(yè)的廣泛應(yīng)用而獲得全球認(rèn)可。酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用被分成不同的部門，如烘焙、乳制品、果汁生產(chǎn)和釀造。由于縮短了加工時(shí)間、吸收了低能量投入、成本有效、無毒和生態(tài)友好的特點(diǎn)，酶介導(dǎo)的過程正迅速引起人們的興趣。此外，隨著重組DNA技術(shù)和蛋白質(zhì)工程的出現(xiàn)，可以大量操縱和培養(yǎng)微生物以滿足日益增長(zhǎng)的需求。微生物對(duì)人類非常有用。

酶催化一種化合物與另一種化合物之間反應(yīng)的這種特異性為其分類和命名提供了基礎(chǔ)。在乳品行業(yè)，一些酶是需要生產(chǎn)奶酪，酸奶，和其他乳制品，而另一些是用在更專門的方式，以改善質(zhì)地或風(fēng)味。下面介紹了幾種更常見的酶類及其在乳制品行業(yè)中的作用。

凝乳酶牛奶含有蛋白質(zhì)，尤其是酪，保持其液體形態(tài)。蛋白酶是在奶酪生產(chǎn)過程中添加到牛奶中的酶，用來水解酪，特別是酪蛋白，穩(wěn)定膠束形成防止凝固。凝乳酶和腎是用于凝聚牛奶的任何酶的一般術(shù)語。

從凝乳酶中分離出來的最常見的酶是凝乳。凝乳也可以從其他一些動(dòng)物，微生物或蔬菜來源，但本地微生物凝乳（真菌或細(xì)菌）是無效的，使切達(dá)干酪和其他硬干酪。

由于小牛凝乳酶的供應(yīng)有限，通過將小牛基因克隆成細(xì)菌，促使微生物凝乳基因工程。雖然使用生物工程酶可以使小牛的生命枯竭，但它給那些反對(duì)食用寶石的食物的人帶來了倫理問題。

乳白蛋白和球蛋白牛奶含有多種不同類型的蛋白質(zhì)，除了酪。牛奶也含有乳清蛋白，如乳白蛋白和球蛋白。這些乳清蛋白的變性，使用蛋白酶，導(dǎo)致油膩酸奶產(chǎn)品。乳清蛋白的破壞也是酪生產(chǎn)的關(guān)鍵。在軟干酪生產(chǎn)過程中，乳清在凝結(jié)后與牛奶分離，可作為健美、減肥和降低血壓等營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充物出售。

蛋白酶用于生產(chǎn)水解乳清蛋白，即乳清蛋白分解成較短的多肽序列。水解乳清不太可能引起過敏反應(yīng)，是用來為嬰兒配方和醫(yī)療用途準(zhǔn)備補(bǔ)充劑。

乳糖酶是一種用于將乳糖分解成其組成的糖、半乳糖和葡萄糖的糖苷酵素。如果沒有充分生產(chǎn)乳糖酶在小腸，人變得乳糖不耐受，導(dǎo)致不適（抽筋，氣體和腹瀉）在消化道在攝取奶制品之后。

脂肪酶脂肪酶是用來分解牛奶脂肪，并給奶酪的特色風(fēng)味。更強(qiáng)的風(fēng)味干酪，例如意大利干酪， 羅馬， 是用脂肪酶制備的。這種風(fēng)味來源于牛奶脂肪水解時(shí)產(chǎn)生的游離脂肪酸。動(dòng)物脂肪酶是從兒童、小牛和羊肉中獲得的， 而微生物脂肪酶則是由真菌霉發(fā)酵而成。

過氧化氫酶在奶酪生產(chǎn)的某一特定區(qū)域中有很有限的應(yīng)用。過氧化氫是一種強(qiáng)有力的氧化劑， 對(duì)細(xì)胞有毒。它被使用， 而不是巴氏殺菌， 當(dāng)做某些乳酪例如瑞士人， 為了保存有益于乳酪的末端產(chǎn)品和口味發(fā)展的天然牛奶酵素。這些酶會(huì)被高熱量的巴氏殺菌破壞。然而， 在牛奶中過氧化氫的殘留物會(huì)抑制實(shí)際奶酪生產(chǎn)所需的細(xì)菌培養(yǎng)， 因此必須除去它的所有痕跡。過氧化氫酶通常從牛肝或微生物源獲得， 并添加到過氧化氫轉(zhuǎn)化為水和分子氧。

3 結(jié)束語

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，群眾經(jīng)濟(jì)提高，群眾對(duì)乳制品的需求越來越大，追求也越來越高端，多樣化起來。乳制品的競(jìng)爭(zhēng)更加激烈起來，企業(yè)要更加注意對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的注重以及創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙麗紅，陳威，高艷嬌，肖靜.基因組重排技術(shù)在微生物育種中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J/OL].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)：1-5[2018-10-13].https：//doi.org/10.15889/ j.issn.1002-1302.2018.18.001.

[2]聶清華.我國(guó)乳品產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制約因素與應(yīng)對(duì)[J].經(jīng)濟(jì)論壇，2018（09）：135-139.

[3]劉曉瑜.食品微生物檢驗(yàn)的質(zhì)量控制[J].食品安全導(dǎo)刊，2018（24）：106.