◎ 趙明明
(山東省食品藥品審評認(rèn)證中心,山東 濟(jì)南 250000)
目前,現(xiàn)代生物技術(shù)在保健食品領(lǐng)域中的應(yīng)用主要涉及發(fā)酵工程、酶工程、細(xì)胞工程。在保健食品領(lǐng)域應(yīng)用最早的生物技術(shù)是發(fā)酵工程,主要采用現(xiàn)代發(fā)酵設(shè)備使對優(yōu)選細(xì)胞或經(jīng)現(xiàn)代技術(shù)改造的菌株進(jìn)行放大培養(yǎng)和控制性發(fā)酵獲得工業(yè)化生產(chǎn)預(yù)定的食品或食品功能成分。酶的生產(chǎn)、改性與應(yīng)用的技術(shù)過程稱為酶工程。酶工程的應(yīng)用主要包括微生物細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)醇,動植物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)酶,酶的提取與分離純化,酶分子修飾,酶、原生質(zhì)體固定化,酶非水相催化,酶定向進(jìn)化,酶反應(yīng)器等。細(xì)胞工程是指以細(xì)胞為對象,應(yīng)用生命科學(xué)理論,借助工程原理與技術(shù),獲得特定細(xì)胞、組織產(chǎn)品的一門綜合科學(xué)技術(shù),主要用來生產(chǎn)功能型食品和食品添加劑。例如我國科學(xué)家利用胡蘿卜細(xì)胞生產(chǎn)胡蘿卜素,繁殖速度快、周期短并可實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)[1]。
微膠囊技術(shù)是將固體、液體或氣體物質(zhì)包埋、封存在微型膠囊內(nèi)使其成為一種固體微囊產(chǎn)品的技術(shù)。它可以將保健食品中容易受環(huán)境影響而發(fā)生變質(zhì)或失去活性的功效成分包埋起來,最大限度的保護(hù)其活性及色香味,保持營養(yǎng)成分。有些物料經(jīng)過微膠囊化還可以遮蓋原有的氣味,或由原來不宜加工的氣體液體轉(zhuǎn)化為較為穩(wěn)定的固體,一定程度上有效延緩了產(chǎn)品的變質(zhì)。經(jīng)微膠囊化后,產(chǎn)品的色澤、質(zhì)量、形狀、耐熱性、貯藏性等性質(zhì)有了一定改變,使芯材在需要時釋放出來,使微膠囊技術(shù)在保健食品的生產(chǎn)中能夠得到應(yīng)用。例如實際生產(chǎn)中常常把一些容易氧化變質(zhì)的含有DHA(二十二碳六烯酸)、EPA(二十碳五烯酸)的魚油進(jìn)行微膠囊化處理,有效延長內(nèi)容物的保質(zhì)期[2-4]。
膜分離技術(shù)主要是利用膜的選擇性(孔徑大?。?,以膜兩側(cè)的能量差作為推動力,由于溶液中各組分通過膜的遷移率不同而實現(xiàn)分離的一種技術(shù)。膜分離技術(shù)的核心是膜,膜的選擇性是分離的關(guān)鍵,膜分離技術(shù)所包含的方法有多種,較常使用的有超濾法(Ultrafiltration,簡稱UF 法)、反滲透法(Reverse-Osmosis,簡稱RO 法)、電滲析法(Electrodialysis,簡稱ED 法)、微孔過濾法(Microfiltration,簡稱MF法)。其具備以下優(yōu)點(diǎn):兼具分離、純化,濃縮、精提的作用;可以達(dá)到分子層面的過濾,同時效率較高、節(jié)能環(huán)保,過程便于控制。提取純化是保健食品生產(chǎn)中常見的生產(chǎn)工藝,膜分離技術(shù)已經(jīng)大范圍應(yīng)用在保健食品行業(yè),用來功能成分的過濾、除菌、分離、純化,濃縮精提[5]。
膜分離技術(shù)中的微孔過濾可用于植物提取物的過濾,保健食品口服液的除菌;超濾技術(shù)常用于提取液中低分子與高分子成分的分離;反滲透常用于提取液中功能成分及液狀食品的濃縮。目前,實際生產(chǎn)中多根據(jù)產(chǎn)品性能選用多種類型的膜分離技術(shù)。例如汪陳平等研究了膜分離技術(shù)在保健酒中的應(yīng)用,提高了保健酒中功能成分的含量,改善了酒體風(fēng)格[6]。吳劼等采用超濾和反滲透兩道工序生產(chǎn)速溶茶,生產(chǎn)出的產(chǎn)品不僅色、香、味、溶解性能較好,而且耗能較低[7]。
超臨界流體萃取是指以超臨界流體為溶劑,從固體或液體中萃取可溶組分的分離操作。超臨界流體具有氣體和液體的特性,溶解能力強(qiáng),傳質(zhì)性能好,臨界壓力適中,無毒、惰性、無殘留、價廉等,尤其適用于熱敏性物質(zhì)和高沸點(diǎn)物質(zhì)的分離提純,SCF 萃取技術(shù)已在保健食品領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用[6]。目前,在保健食品行業(yè)尤其適合魚油這樣的過敏性天然產(chǎn)物的萃取分離,魚油中含有多種具有保健功能的有效成分,特別是EPA 和DHA,具有降血脂、降血壓、預(yù)防動脈硬化、預(yù)防糖尿病、預(yù)防視力下降等作用,用超臨界CO2連續(xù)精餾魚油,當(dāng)選擇壓力為12.5 MPa,魚油流量4 mL·min-1,CO2流量為40 L·min-1時,可獲得總含量為90.4%,回收率為45.7%的EPA 和DHA 產(chǎn)品,大大提高了魚油的利用率,降低了生產(chǎn)成本。
冷凍干燥是利用升華的原理,將含有大量水分的物質(zhì),預(yù)先降溫凍結(jié)成固體,然后在真空的條件下使水蒸氣升華,而物質(zhì)本身留在凍結(jié)時的冰架中。冷凍干燥在低溫下進(jìn)行,適用于許多熱敏性物質(zhì),降低食品中的揮發(fā)性物質(zhì)損失,能夠很好地保留食品原有的色香味及營養(yǎng)成分。冷凍干燥分為常壓冷凍干燥和真空冷凍干燥。實際生產(chǎn)中,常壓冷凍干燥存在設(shè)備成本高、干燥時間長、成品品質(zhì)不穩(wěn)定等情形,因而在保健食品工業(yè)中應(yīng)用較少。目前,應(yīng)用最多、最廣泛、最有效的為真空冷凍干燥。真空冷凍干燥在真空下進(jìn)行,氧氣極少,水分以固體狀態(tài)直接升華,可以保護(hù)成分的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)。同時,得到的產(chǎn)品復(fù)水性強(qiáng),接近鮮品,冷凍干燥后的物質(zhì),加水后迅速溶解,并恢復(fù)原來的形狀,可以獲得外觀和內(nèi)在品質(zhì)兼優(yōu)的成品。冷凍干燥已廣泛用于保健食品如人參、蜂王漿、牛初乳、花粉、速溶茶等的加工制造中[8-11]。
微生物控制是保健食品生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵控制點(diǎn),因而針對不同的環(huán)節(jié)選擇適宜的殺菌方式尤為關(guān)鍵。冷殺菌(物理殺菌)是當(dāng)代一類嶄新的技術(shù),物理殺菌條件易于控制,外界環(huán)境影響較小,由于殺菌過程中食品的溫度并不升高或升高很低,既有利于保持食品功能成分的生理活性,又有利于保持色、香、味及營養(yǎng)成分。目前,冷殺菌方法有很多種,如超高壓殺菌、放射線輻照殺菌、紫外線殺菌、臭氧殺菌等。超高壓殺菌技術(shù)的特點(diǎn)是均勻、瞬時、高效;輻照殺菌射線穿透力強(qiáng),輻照過程易于控制,不存在交叉污染[12]。紫外線殺菌在生產(chǎn)中主要用于物表的殺菌、環(huán)境的殺菌和一些流體的殺菌。臭氧殺菌技術(shù)主要有高效性、高潔凈性、方便些、經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)[13]。