現(xiàn)代生物技術(shù)在食品工程中的實(shí)踐探究

呂 燕

（聊城大學(xué)，山東 聊城 252000）

引言

隨著近年來食品安全問題的頻繁發(fā)生，社會(huì)各界對(duì)食品檢測(cè)的重視程度也越來越高，而且確保人們能夠吃到安全、衛(wèi)生的食品，相關(guān)部門不但要加強(qiáng)食品安全監(jiān)管工作的力度，同時(shí)還應(yīng)追查食品污染的來源，分析食品中存在的對(duì)人體有害的物質(zhì)，才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)防食品安全問題，降低食品安全問題發(fā)生的幾率。

1.生物工程技術(shù)在食品資源開發(fā)中的應(yīng)用

全球經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的過程中，人們的生活質(zhì)量和水平也得到了顯著提高。為了確保食品安全，相關(guān)部門從新可用食用資源和功能性食品兩方面著手，加大了食用資源開發(fā)投入的力度。生物工程技術(shù)實(shí)際上就是一種分子生物學(xué)技術(shù)，該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中，就是通過將生物基因?qū)氲绞称吩牧现械姆椒?，促使食品材料從形態(tài)、質(zhì)量以及營(yíng)養(yǎng)等各方面向著滿足人們需求的方向轉(zhuǎn)變，并最終得出符合食品加工生產(chǎn)需求的原材料。比如，研究人員在運(yùn)用生物工程技術(shù)進(jìn)行蛋白質(zhì)改造的研究過程中，按照生物工程技術(shù)的要求，先將sb401 基因與玉米基因有機(jī)結(jié)合在一起，促使玉米在轉(zhuǎn)錄過程中產(chǎn)生mRNA，然后再利用mRNA 翻譯出高賴氨酸，高賴氨酸形成后，不僅玉米粒中的蛋白質(zhì)含量得到了顯著提升，同時(shí)氨基酸的種類也更加的豐富。根據(jù)我國著名生物工程專家馬興芹等的長(zhǎng)期研究，如果合理利用小麥低分子5 量半胱氨酸殘基與B組醇溶蛋白結(jié)構(gòu)相似的特性，將完成編碼的B 組醇溶蛋白的B-hordein 基因轉(zhuǎn)化小麥植株種植并表達(dá)出來的話，不但達(dá)到了替代半胱氨酸和高分子谷蛋白連接在一起的目的，而且這一過程中所形成的麥谷蛋白，還發(fā)揮著增強(qiáng)小麥面粉面筋筋力的重要作用。

2.生物工程技術(shù)在食品加工中的應(yīng)用

2.1 生物酶工程

生物酶作為生物工程技術(shù)中的重要組成部分之一，其在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，主要是利用生物酶加快食品轉(zhuǎn)化的進(jìn)程，從而達(dá)到滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)需求的目的。比如，生物酶技術(shù)在速溶茶品以及各種類型的果汁類產(chǎn)品生產(chǎn)中的應(yīng)用，促進(jìn)了食品安全性的有效提升。近年來生物酶技術(shù)不僅得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，而且白廣泛應(yīng)用于食品外包裝、添加劑生產(chǎn)等相關(guān)領(lǐng)域中。比如調(diào)味品的生產(chǎn)加工、啤酒復(fù)合酶的生產(chǎn)等使用了生物酶技術(shù)后，食物的味道和營(yíng)養(yǎng)成分都得到了顯著的改善。此外，生物酶技術(shù)在食品安全防護(hù)以及促進(jìn)人體腸胃消化等方面也發(fā)揮著積極的作用。

2.2 基因工程

基因工程是當(dāng)前食品安全領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的生物工程技術(shù)之一，基因工程技術(shù)的迅速發(fā)展和創(chuàng)新，不僅有效改善和提高了大多數(shù)食品的形狀，同時(shí)促進(jìn)了食品質(zhì)量與產(chǎn)量的有效提升。當(dāng)前基因工程在食品工程中的發(fā)展和應(yīng)用主要包括了以下幾方面。（1）食品資源優(yōu)化?；蚬こ痰难杆侔l(fā)展和應(yīng)用，不僅對(duì)傳統(tǒng)食品進(jìn)行了深度的升級(jí)和優(yōu)化，同時(shí)該技術(shù)應(yīng)用后衍生出的新品種經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐應(yīng)用已經(jīng)成為了食品工程領(lǐng)域的重要組成部分。（2）促進(jìn)了產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量的大幅度提升。比如，傳統(tǒng)的西紅柿在生長(zhǎng)過程中經(jīng)常因?yàn)槭艿骄郯肴樘侨┧崦傅挠绊懀霈F(xiàn)產(chǎn)量與質(zhì)量大幅下降的情況。（3）食品發(fā)酵中的應(yīng)用。研究人員在開展食品工程研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，菌種的引用是影響食品發(fā)酵質(zhì)量的重要因素。比如，酸奶、醬油等食品的生產(chǎn)加工不僅離不開微生物菌，而且操作人員必須嚴(yán)格的按照要求把控微生物種類，一旦微生物菌種類控制環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，必然會(huì)對(duì)食品發(fā)酵的效果產(chǎn)生影響，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致食品因?yàn)榘l(fā)酵不過關(guān)無法順利進(jìn)入市場(chǎng)。因此，研究人員必須深刻認(rèn)識(shí)到針對(duì)食品工程菌開發(fā)和研究工作的重要性。

2.3 細(xì)胞工程

細(xì)胞工程技術(shù)主要是通過對(duì)動(dòng)物體或植物體細(xì)層面分析的方式，在植物或動(dòng)物細(xì)胞水平上合理的進(jìn)行遺傳與生長(zhǎng)發(fā)育特性等各方面的改造，從而達(dá)到增強(qiáng)植物或動(dòng)物細(xì)胞更新功能的目的。比如，人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常見到兩種不同細(xì)胞之間的融合、利用培養(yǎng)基進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)、針對(duì)動(dòng)物體進(jìn)行的細(xì)胞和移植等技術(shù)都是細(xì)胞工程技術(shù)的重要組成部分，該技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用為我國食品安全技術(shù)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。

2.4 蛋白質(zhì)工程

蛋白質(zhì)工程實(shí)施一種從分子遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)、基因重組技術(shù)等相關(guān)技術(shù)發(fā)展衍生而來的一種技術(shù)，蛋白質(zhì)工程在研究過程中，主要以人們的實(shí)際需求為基礎(chǔ)改變生物原本的形狀或在原有蛋白質(zhì)基礎(chǔ)形狀的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)出一種具備新功能的新型蛋白質(zhì)產(chǎn)品。蛋白質(zhì)在食品工程中的發(fā)展和應(yīng)用，不但徹底改變了食品中含有的蛋白質(zhì)，同時(shí)衍生出了大量營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更加且安全性極高的食品。

2.5 發(fā)酵工程

發(fā)酵既是食品工程中應(yīng)用廣泛的重要技術(shù)之一，同時(shí)也是現(xiàn)代生物技術(shù)研究和應(yīng)用的重點(diǎn)?，F(xiàn)代生物技術(shù)在食品發(fā)酵過程中的應(yīng)用，實(shí)際上就是通過對(duì)發(fā)酵菌種的生產(chǎn)和改造過程。發(fā)酵生物工程技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用，為生物工程技術(shù)在我國食品工程中的推廣和應(yīng)用指明了方向。而美國的pudue 大學(xué)再生能源實(shí)驗(yàn)室的專家學(xué)者在長(zhǎng)期的實(shí)踐研究后，已經(jīng)成功完成了將具有發(fā)酵功能的多個(gè)木糖基因轉(zhuǎn)入到釀酒酵母細(xì)胞內(nèi)部的實(shí)驗(yàn)，在這一實(shí)驗(yàn)過程中，經(jīng)過了深度改良的釀酒酵母，可以同時(shí)進(jìn)行葡萄糖與木糖酒精的發(fā)酵。該大學(xué)研究人員所取得的這一研究成果，在大規(guī)模實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證后，進(jìn)一步證明經(jīng)過深度改良的酵母，滿足了纖維質(zhì)原材料中葡萄糖與木糖同時(shí)發(fā)酵酒精的要求，因此，該研究成果為后續(xù)纖維質(zhì)原材料的商業(yè)化利用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.現(xiàn)代生物技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用分析

3.1 在食品檢測(cè)中電子鼻與電子舌的運(yùn)用

所謂電子舌其功能與人體的舌頭類似，主要是通過感知食物中含有的物質(zhì)，然后通過味覺類傳感器感知?dú)馕恫⑵滢D(zhuǎn)換為能夠有效識(shí)別的物理信號(hào)，從而達(dá)到感知不同品種食物的目的。研究人員在進(jìn)行食品檢測(cè)工作時(shí)，往往是通過味覺傳感器以及氣味感知，判斷被檢測(cè)食品的鮮嫩度與水分含量，并以此為基礎(chǔ)評(píng)定食品質(zhì)量的優(yōu)劣。比如，檢測(cè)人員利用電子舌檢車水果中內(nèi)酯含量、各種肉類中酶的含量，即可準(zhǔn)確判斷出水果或油類的新鮮程度。此外，檢測(cè)人員利用這一技術(shù)還可以進(jìn)行植物油、酒類等相關(guān)產(chǎn)品的品質(zhì)檢測(cè)。

3.2 生物傳感器技術(shù)

生物傳感器技術(shù)實(shí)際上就是將酶、蛋白質(zhì)、抗原、抗體以及微生物等生物物質(zhì)作為主要的被識(shí)別物質(zhì)，然后利用特定轉(zhuǎn)換器與信號(hào)放大器，將已經(jīng)發(fā)生的生物化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)換為定量的物理或化學(xué)信號(hào)，最后完成對(duì)被檢測(cè)物化學(xué)物質(zhì)的檢測(cè)工作。當(dāng)前，我國生物工程領(lǐng)域常用的生物傳感器主要由感應(yīng)器與轉(zhuǎn)換器等幾部分構(gòu)成。其中，感應(yīng)器主要是利用其高選擇性分子識(shí)別功能膜對(duì)被檢測(cè)物質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)。轉(zhuǎn)換器實(shí)際上就是通過將傳感器膜上發(fā)生的一系列化學(xué)反應(yīng)消耗或已經(jīng)生成的光、熱、化學(xué)物質(zhì)等轉(zhuǎn)換為符合要求的電信號(hào)，再通過對(duì)電信號(hào)的處理，然后將最終的處理結(jié)果顯示并記錄與相應(yīng)的顯示器上。如果按照生物傳感器對(duì)被檢測(cè)物質(zhì)與膜反應(yīng)類型分析的話，可以將其詳細(xì)的分為親和型傳感器、催化型傳感器、代謝型傳感器等幾種。如果根據(jù)識(shí)別物質(zhì)不同進(jìn)行分類的話，則主要有酶?jìng)鞲衅?、微生物傳感器、免疫傳感器等幾種。不管哪種類型的傳感器在實(shí)際應(yīng)用過程中，都必須根據(jù)被檢測(cè)物質(zhì)的特性合理的選擇，提高了物質(zhì)檢測(cè)結(jié)果的科學(xué)性與可靠性。

3.3PCR 技術(shù)在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

PCR 技術(shù)作為一種可全面多方位剖析食品中含有的致病菌的技術(shù)，這一技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中與傳統(tǒng)的檢測(cè)方法相比最大的不同在于，其不僅操作非常的簡(jiǎn)便、耗時(shí)短而且具有極高的實(shí)用性價(jià)值。。由于海鮮類或普通水產(chǎn)品中含有大量病菌，所以檢測(cè)人員可以借助PCR 技術(shù)快速簡(jiǎn)便的檢測(cè)出產(chǎn)品中存在的安全隱患。傳統(tǒng)的PCR 技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，必須先利益滲透法使細(xì)胞脹大并破裂，在被檢測(cè)物中的DNA 提取完成后，再利用PCR 進(jìn)行擴(kuò)增，最后再通過對(duì)擴(kuò)增結(jié)果的檢測(cè)并得出最終的檢測(cè)結(jié)果。隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，研究人員通過在實(shí)時(shí)定量PCR 技術(shù)中加入熒光的方式，不僅可以完全冰壁的狀態(tài)下快速、準(zhǔn)確的完成相關(guān)檢測(cè)，減少了外部因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性產(chǎn)生的影響，同時(shí)提高了檢測(cè)的效率。

4.結(jié)束語

總之，人們?cè)谧非笪镔|(zhì)和精神生活的過程中，食品安全問題已經(jīng)引起了全社會(huì)的高度關(guān)注，政府部門必須在保證社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的同時(shí)，密切關(guān)注人民的按確定團(tuán)結(jié)。所以，加大生物工程技術(shù)在食品安全環(huán)節(jié)應(yīng)用研究的力度，提高食品檢測(cè)的水平和效率，不僅推動(dòng)了我國食品行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展，而且營(yíng)造出了安定團(tuán)結(jié)的社會(huì)主義建設(shè)氛圍。