食品生物技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展

董瑞 孫曉

摘 要 生物技術(shù)應(yīng)是一種對(duì)生物有機(jī)體展開加工、改造以及充分利用的技術(shù)，對(duì)解決人類面臨的事物、資源、健康、環(huán)境等重大問題發(fā)揮著越來越大的作用，是21世紀(jì)高科技的核心之一。發(fā)達(dá)國(guó)家將生物技術(shù)列為國(guó)家重點(diǎn)技術(shù)，并積極研發(fā)。在這篇文章中，我們將討論什么是食品生物技術(shù)，它在食品工業(yè)中的應(yīng)用，食品生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展及研討現(xiàn)狀，尤其是DNA重整及細(xì)胞融合技術(shù)，正在改變食品資源，并且嘗試開發(fā)新的原材料及新食品技術(shù)。同時(shí)概述了食品生物技術(shù)開發(fā)和使用中應(yīng)注意的問題、食品生物技術(shù)發(fā)展的前景以及對(duì)該前景的概述。

關(guān)鍵詞 食品生物技術(shù) 食品資源 包裝儲(chǔ)存

中圖分類號(hào)：F407.82;S961.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2021）06-0029-02

今天，生物技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)等許多領(lǐng)域。生物技術(shù)的一個(gè)重要領(lǐng)域就是食品生物技術(shù)，生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用尤為重要。食品生物技術(shù)手段的應(yīng)用亦愈發(fā)廣泛，例如食品包裝、食品測(cè)驗(yàn)及其余相關(guān)領(lǐng)域的食品生產(chǎn)。

1 生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用

1.1 對(duì)食品資源的改造

1.1.1生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因食品

現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用，尤其是重組DNA技術(shù)，可以將特定的生物學(xué)特性轉(zhuǎn)移到植物、動(dòng)物和微生物身上。同時(shí)，人們采用細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)建立細(xì)胞融合技術(shù)，對(duì)大量的動(dòng)植物細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在受控培養(yǎng)中，根據(jù)給定的設(shè)計(jì)修改遺傳材料以獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和植物。應(yīng)用基因工程和細(xì)胞工程改良各種植物，開發(fā)抗病抗蟲植物品種，提高采摘后蔬菜和水果的品質(zhì)，改善植物原料的加工特性。當(dāng)前，快速生長(zhǎng)、抗病、多肉的轉(zhuǎn)基因兔、羊不斷涌現(xiàn)，為改善國(guó)人的飲食習(xí)慣提供了新的思緒以及路徑[1]。

1.1.2改良食品原料發(fā)酵微生物

食品成分加工的一個(gè)非常重要的方面是應(yīng)用發(fā)酵技術(shù)轉(zhuǎn)化微生物。隨著不斷創(chuàng)新，發(fā)酵食品不斷改進(jìn)并變得更加多樣化，但許多創(chuàng)新僅限于在現(xiàn)有產(chǎn)品中選擇可以改變產(chǎn)品特性的新產(chǎn)菌。

發(fā)酵微生物序列的發(fā)現(xiàn)和高產(chǎn)基因組技術(shù)的出現(xiàn)，徹底改變了對(duì)傳統(tǒng)加工方法的認(rèn)識(shí)?，F(xiàn)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(shù)據(jù)庫(kù)開展揭示。Jewett等人以黑匣子代謝組學(xué)辦法為例展開了梳理，提供了分析獨(dú)立于細(xì)菌基因組二階的代謝功能多樣性的幾率。后基因組技術(shù)對(duì)于為發(fā)酵生物的天然生物活性的發(fā)展開辟新的可能性，以及在相關(guān)生產(chǎn)條件下改變微生物的性能至關(guān)重要[2]。這將會(huì)選擇最好的微生物菌株，并將這些微生物菌株用于生產(chǎn)獨(dú)特的或新的發(fā)酵產(chǎn)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(shù)及其潛在應(yīng)用。

1.2 對(duì)食品加工工藝的改進(jìn)

1.2.1延長(zhǎng)食品保鮮期

一方面，培育和推廣適合儲(chǔ)藏和加工的品種，為食品生產(chǎn)提供更易儲(chǔ)藏的原料。主要是利用基因工程技術(shù)選育對(duì)乙烯不太敏感的新品種，從細(xì)胞工程的角度破解農(nóng)副產(chǎn)品以及副產(chǎn)品的保鮮問題。同時(shí)，應(yīng)用酶工程技術(shù)，利用生物酶提升食品品質(zhì)，通過瓶頸縫隙吸收氧氣，創(chuàng)造延長(zhǎng)保質(zhì)期的環(huán)境。

1.2.2改進(jìn)肉、奶、水產(chǎn)品的加工

肉類加工保鮮主要是對(duì)瘦肉、肥肉和嫩肉的綜合利用，如提高肉的整體品質(zhì)、軟化肉質(zhì)、生產(chǎn)發(fā)酵香腸、增加動(dòng)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(chǎn)量、加強(qiáng)乳的免疫系統(tǒng)及改善牛奶成份。我們使用酶工程技術(shù)開發(fā)乳基因化學(xué)活性肽、發(fā)酵乳產(chǎn)品、雙歧桿菌發(fā)酵乳等等[3]。我們通過從人工淡水魚、內(nèi)臟、魚眼及精卵巢等等海產(chǎn)品中分離及篩選化學(xué)成分來開發(fā)健康肉

制品。

1.2.3改良傳統(tǒng)發(fā)酵工藝

發(fā)酵工程施工應(yīng)是充分利用微生物的特殊基本功能生產(chǎn)有用物質(zhì)，將微生物直接應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)參數(shù)，包含菌種育種、菌種生產(chǎn)、化學(xué)物質(zhì)發(fā)酵、微生物利用等等。對(duì)食品行業(yè)的優(yōu)化效果主要包括：（1）提升發(fā)酵食品的品質(zhì)及合理化加工生產(chǎn)工藝。生物學(xué)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于啤酒酵母的轉(zhuǎn)化，已經(jīng)證實(shí)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(zhì)量;實(shí)現(xiàn)純血發(fā)酵，殺死啤酒酵母，培養(yǎng)對(duì)其它病原菌有著優(yōu)良活性的嗜好，已變成促成純種發(fā)酵重要手段。通過對(duì)大曲以及窖系微生物的分析以及機(jī)理研究，白酒生產(chǎn)開發(fā)了人工窖泥和添加特定微生物培養(yǎng)物等，瀘州風(fēng)味大曲白酒生產(chǎn)趨于穩(wěn)定、高產(chǎn)，經(jīng)改進(jìn)完成了各種風(fēng)格白酒的生產(chǎn)和品質(zhì)，使傳統(tǒng)的技術(shù)操作更加科學(xué)化、產(chǎn)業(yè)化。（2）優(yōu)化發(fā)酵產(chǎn)業(yè)。如果醋是用固定化的醋酸菌釀造的，可以縮短發(fā)育期，將醋化能力增加9到25倍。（3）加快發(fā)酵產(chǎn)品開發(fā)。例如，通過酵母和細(xì)菌等微生物發(fā)酵獲得的單細(xì)胞蛋白（SCP），富含蛋白質(zhì)、碳水化合物、維生素和礦物質(zhì)等[4]。

1.3 在食品處理及分析過程中的應(yīng)用

食品加工過程中的主要新技術(shù)手段應(yīng)是過程自動(dòng)化、商品的體內(nèi)變化、含量以及色譜提純。蛋白促生物轉(zhuǎn)化技術(shù)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(zhì)水解酶將蛋白質(zhì)分解成水解產(chǎn)物，而后將這些商品摻入到運(yùn)動(dòng)酸奶或是相仿商品中。食品分析涉及評(píng)估食品營(yíng)養(yǎng)成分的可靠性，例如特性和成分。對(duì)其成分的評(píng)估還包括評(píng)估原材料的質(zhì)量以及檢測(cè)添加劑和污染物的存在。測(cè)試是否存有微生物、細(xì)菌，測(cè)試是否有水解酶及食品的外形及食品的變質(zhì)程度。除此之外，食品剖析關(guān)注制造過程中可能的污染及冷凍、消毒、吸附及輻射對(duì)于食品的潛在影響。

2 生物技術(shù)在食品生產(chǎn)相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 在食品包裝儲(chǔ)存中的應(yīng)用

微生物腐敗和氧化是食品腐敗的兩個(gè)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?yàn)樗哂欣硐氲目寡趸饔?，?duì)氧氣非常特異。細(xì)胞壁溶原蛋白的最大特性是消弭某個(gè)微生物的生長(zhǎng)，而是允許某個(gè)有益病原體的生長(zhǎng)。在食品包裝中用于防腐劑，可替代一些對(duì)于機(jī)體無(wú)毒、對(duì)于機(jī)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(dāng)今，塑料被大量使用，它們難以分解并導(dǎo)致白色污染，因此塑料是現(xiàn)今研究的熱點(diǎn)話題?，F(xiàn)階段，病原體發(fā)酵生產(chǎn)PHB的成本比人工合成聚乙烯低得多，可以將PHB生物學(xué)制備辦法加入樹木中以減少PHB人工成本，合成PHB的表達(dá)載體為植物[6]。通過使用Co和光能，是一種以低成本大規(guī)模生產(chǎn)PHB的有前途的方法，也是降低生產(chǎn)成本的更好選擇。

2.2 生物技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

生物學(xué)技術(shù)測(cè)試辦法的應(yīng)用幾乎囊括了食品檢驗(yàn)的方方面面，包括食品質(zhì)量評(píng)估、品質(zhì)監(jiān)督、過程控制、肉制品研討等，特別廣泛應(yīng)用于食品衛(wèi)生測(cè)試。

傳統(tǒng)的檢測(cè)方法存在檢測(cè)成本高、某些病原體生長(zhǎng)緩慢等問題?，F(xiàn)代生物技術(shù)已解決了這些難題，食品衛(wèi)生測(cè)試中選用的一些典型生物技術(shù)主要包含蛋白探針技術(shù)、PCR技術(shù)、生物控制器技術(shù)和分子生物學(xué)方式[7]。

2.3 應(yīng)用生物技術(shù)解決食品工業(yè)生產(chǎn)中的環(huán)保問題

1.化學(xué)技術(shù)手段妥善處理制造業(yè)廢水時(shí)，最終商品幾乎均應(yīng)是二氧化碳、空氣、水蒸氣、甲烷等無(wú)毒、穩(wěn)定的物質(zhì)。因而，它們應(yīng)該應(yīng)是一種安全、徹底的清除污染的方法[8]。尤其是，現(xiàn)代生物技術(shù)設(shè)備的發(fā)展明顯加強(qiáng)了生物加工過程，實(shí)現(xiàn)了更高的效率、更低的成本和更好的特異性。

2.食品工業(yè)中的大部分污染物有機(jī)物含量高且無(wú)毒，因此非常適合用作生物反應(yīng)的底物。比如，一些有機(jī)廢水經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)后可以轉(zhuǎn)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(xué)過程的物質(zhì)可以降低生產(chǎn)活動(dòng)的污染水平，繼而實(shí)現(xiàn)生態(tài)或是不能廢料生產(chǎn)，真正實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)的目的。

3.生物學(xué)過程以酶促反應(yīng)為根底，合成蛋白是一種活性蛋白質(zhì)，蛋白對(duì)底物具有高度的抗原。因而，生物學(xué)反應(yīng)過程通常在常溫室溫之下展開，體內(nèi)變動(dòng)成本低，生物轉(zhuǎn)化小[9]。與高溫高壓制造工藝相比，反應(yīng)前提大大簡(jiǎn)化，因而投資小、效率高、消耗小、實(shí)際效果良好、工藝穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便。在大多數(shù)情況下，生物技術(shù)也可以與其他技術(shù)相結(jié)合。

4.通過使用生物產(chǎn)品代替化學(xué)品和人工化合物，可以最大限度地減少食品工業(yè)造成的環(huán)境污染。現(xiàn)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(nóng)藥。

3 結(jié)語(yǔ)

生物技術(shù)是一項(xiàng)新的、先進(jìn)的技術(shù)，在解決人類的食糧、資源、健康及環(huán)境等等關(guān)鍵點(diǎn)中發(fā)揮著愈來愈重要的作用。隨著研討的不斷深入，生物技術(shù)正在改變經(jīng)濟(jì)社會(huì)、生活及應(yīng)用科學(xué)的發(fā)展過程，各國(guó)都將其視為重要的發(fā)展領(lǐng)域。未來食品生物技術(shù)將克服種種技術(shù)、經(jīng)濟(jì)困難，順應(yīng)食品工業(yè)上、中、下游的新發(fā)展，即食品資源的轉(zhuǎn)化、食品生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)、加工產(chǎn)品的包裝、貯藏等。

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