食品生物技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展

食品生技術(shù)應(yīng)用研進(jìn)展生物技術(shù)是對生命有機體進(jìn)行加工改造和利用的技術(shù)，是世紀(jì)高新技術(shù)的核心之一發(fā)達(dá)國家皆將生物技術(shù)列為國家級重點科技并積極開發(fā)生物技術(shù)已被應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)食品加工醫(yī)療保健等眾多領(lǐng)域中而食品生物技術(shù)是生物技術(shù)的重要分支學(xué)科主要指生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用另外在食品生產(chǎn)相關(guān)領(lǐng)域如食品包裝品檢測等方面生物技術(shù)也得到越來越廣泛的應(yīng)用。11.1

生物技在食品工業(yè)的應(yīng)用對食品資源的改造1.1.1

生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因食品應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)，特別是重組技術(shù)，可將生物的特定性狀轉(zhuǎn)移到植物動物和微生物中與此同時人們采用細(xì)胞生物學(xué)方法，建立了細(xì)胞融合技術(shù)，并進(jìn)行動物、植物細(xì)胞大量控制性培養(yǎng)，按照預(yù)定的設(shè)計改造遺傳物質(zhì)從而得到轉(zhuǎn)基因動植物如應(yīng)用基因工程和細(xì)胞工程對各類植物進(jìn)行改良，發(fā)展了植物抗病抗蟲害品種：改良蔬菜、水果采收后的品質(zhì)；改良植物原料加工特性。目前，生長速度快、抗病力強、肉質(zhì)好的轉(zhuǎn)基因兔、豬、雞已經(jīng)問世，為改善人們的膳食結(jié)構(gòu)提供了一條新的思路和方法。據(jù)統(tǒng)計，美國農(nóng)業(yè)部現(xiàn)已批準(zhǔn)生產(chǎn)的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物有大類，35種。我國現(xiàn)已批準(zhǔn)可商業(yè)化生產(chǎn)的有6項及食品的有3項括轉(zhuǎn)基因耐儲藏番茄黃瓜花葉病毒甜椒抗花葉病毒番茄處于中試階段的與食品有關(guān)的轉(zhuǎn)基因植物有抗除草劑水稻、抗蟲水稻、抗病毒大白菜、抗病毒番茄、Bt基因抗蟲棉花、抗青枯葉病馬鈴薯、抗旱馬鈴薯、高氨基酸馬鈴薯等。

1.1.2改良食品原料發(fā)酵微生物

食品原料加工中一個非常重要的方面就是應(yīng)用發(fā)酵技術(shù)進(jìn)行微生物轉(zhuǎn)化續(xù)創(chuàng)新使發(fā)酵食品不斷得以改善并日趨多樣化，但是許多創(chuàng)新只是局限于為現(xiàn)有產(chǎn)品選擇新的可改變產(chǎn)品特性的生產(chǎn)菌。用于發(fā)酵的微生物基因序列的揭示和高產(chǎn)量后基因組技術(shù)的出現(xiàn)使我們對傳統(tǒng)加工方法的認(rèn)識發(fā)生了巨大的變化?，F(xiàn)在，有種真菌基因組序列已被公開．而且通過公開的基因序列數(shù)據(jù)庫，更多的真菌基因序列將被闡明。等以黑匣子代謝組學(xué)方法為例進(jìn)行了綜述真菌基因組序列非依賴性的代謝作用多樣性功能分析提供了可能。根據(jù)它們高度的特異性和多樣性通過這些方法通?？梢源_定其次級代謝產(chǎn)物后基因組技術(shù)為開發(fā)發(fā)酵生物體的天然生物活性提供了新的可能對改變微生物在相關(guān)生產(chǎn)條件下的性能有重要意義將為選擇最佳的微生物菌種并利用這些微生物生產(chǎn)出有特色或新型的發(fā)酵產(chǎn)品提供新的方法HyckamaVlieg等以乳酸乳球菌屬微生物為例，對這些技術(shù)及其應(yīng)用潛能進(jìn)行了綜述。1.2對食品加工工藝的改進(jìn)1.2.1

延長食品保鮮期

一方面．選育并推廣適宜貯藏加工的品種，為食品生產(chǎn)提供更多易于貯藏的原料要是利用遺傳工程技術(shù)選擇培育對乙烯敏感性低的新品種從基因工程角度解決農(nóng)副產(chǎn)品的保鮮問題另一方面應(yīng)用酶工程技術(shù)利用生物酶制造一種有利于食品保質(zhì)的環(huán)境吸去瓶頸空隙中的氧而延長保鮮期：溶菌酶對革蘭氏陽性菌有很強的溶菌作用，用于肉制品、干酪、水產(chǎn)品等的保鮮。1.2.2

改進(jìn)肉、奶、水產(chǎn)品的加工

肉的加工保鮮方面主要是提高肉的綜合品質(zhì)以及瘦肉、肥肉、嫩肉的綜合利用，如肉的嫩化、發(fā)酵香腸的生產(chǎn)和增加

畜產(chǎn)品的花色品種等乳品方面可利用外源激素提高乳品的產(chǎn)量增強乳品的免疫功能改善乳品的組成成分利用酶工程技術(shù)開發(fā)乳蛋白生物活性肽發(fā)酵乳制品、雙岐桿菌發(fā)酵乳，等等。從水產(chǎn)品如人工淡水魚、內(nèi)臟、魚眼、精卵巢中分離提取有效成分，可開發(fā)研制保健食品。1.2.3

改良傳統(tǒng)發(fā)酵工藝

發(fā)酵工程是利用微生物的特殊功能生產(chǎn)有用的物質(zhì)或直接將微生物應(yīng)用于T業(yè)生產(chǎn)的一種技術(shù)體系它包括菌種選育菌種生產(chǎn)謝產(chǎn)物的發(fā)酵以及微生物的利用技術(shù)對食品工業(yè)的優(yōu)化作用主要有：①提高發(fā)酵食品質(zhì)量并使加工過程更合理化。生物技術(shù)已應(yīng)用于啤酒酵母的改造探明了雙乙酰是影響啤酒風(fēng)味成熟的主體成分及其生長和消長的原理如將a一乙酰乳酸脫羧酶基因克隆到啤酒酵母中進(jìn)行表達(dá)可降低啤酒雙乙酰含量而改善啤酒風(fēng)味選育出分解B一葡聚糖和糊精的啤酒酵母能夠明顯提高麥汁的分解率并改善啤酒質(zhì)量構(gòu)建具有優(yōu)良嗜殺其他菌類活性的嗜殺啤酒酵母成為實現(xiàn)純種發(fā)酵的重要措施白酒生產(chǎn)通過對大曲及窖系微生物的剖析及其作用機制的研究開發(fā)出人工窖泥和特定微生物培養(yǎng)液的添加等技術(shù)使?jié)庀阈痛笄频纳a(chǎn)趨于穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)酒率大為提高各種不同風(fēng)格白酒的生產(chǎn)和品質(zhì)得到定型使傳統(tǒng)的技藝操作趨向科學(xué)化和工業(yè)化②優(yōu)化發(fā)酵產(chǎn)業(yè)如運用固定化醋酸菌釀制食醋，可縮短發(fā)育遲緩期．醋化能力提高倍。③加速開發(fā)發(fā)酵產(chǎn)品。如用酵母或者細(xì)菌等微生物菌體發(fā)酵而得的單細(xì)胞蛋白SCP)．含有豐富的蛋白質(zhì)、碳水化和物、維生素和礦物質(zhì)等。1.2.4

生產(chǎn)新型食品添加劑成分

酶工程的應(yīng)用能有效地改造傳統(tǒng)的食品T業(yè)。如將玉米經(jīng)酶法液化、糖化和葡萄糖異構(gòu)化，可生產(chǎn)果葡萄糖漿，代替蔗糖用作飲料和食品的甜味劑食品加工過程中添加一些酶類便可達(dá)到改善產(chǎn)品

的色澤風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)等效果如用葡萄糖氧化酶可以除去蛋液中的葡萄糖改善制品的色澤用脂酶和蛋白酶可加速奶酪的成熟葡萄糖苷酶可用于果汁和果酒的增香：木瓜蛋白酶可分解膠原蛋白，用于肉的嫩化。1.3在食品處理及分析過程中的應(yīng)用在食品處理過程中主要的新技術(shù)有過程的自動化產(chǎn)品的生物轉(zhuǎn)化濃縮和層析純化酶生物轉(zhuǎn)化技術(shù)應(yīng)用在生產(chǎn)食品添加劑過程中如先利用蛋白水解酶將蛋白質(zhì)裂解為水解產(chǎn)物再將這些產(chǎn)物添加到運動飲料或類似產(chǎn)品之中食品分析包括對食物營養(yǎng)成分可靠性評價如性質(zhì)與組成而對其組成的評估則包括是否有添加劑或污染同時也包括原料質(zhì)量的評價檢測是否有微生物和真菌、是否有水解酶出現(xiàn)，以及食品的降解程度。另外．食品分析也注重制作過程中可能的污染．以及冷凍、消毒、氧化和輻射可能對食物造成的影響。22.1

生物技在食品生產(chǎn)關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用在食品包裝貯藏中的應(yīng)用微生物的腐敗變質(zhì)和氧化是食品腐變的兩大重要因素氧是食品保藏中的必要手段葡萄糖氧化酶具有對氧非常專一性的理想抗氧作用是一種理想的除氧方法細(xì)胞壁溶解酶最大的特點是消除某些微生物的繁殖而讓某些有益細(xì)菌得以繁殖在食品包裝上用作防腐劑對人體無毒害可以替代一些對人體有害的化學(xué)防腐劑。將溶菌酶固定在食品包裝材料上，可以達(dá)到抗菌保鮮的功能。

塑料用量大，但很難降解，造成白色污染，因此，可降解塑料成為當(dāng)今的研究熱點聚8一羥基脂肪酸(PHAs)一類微生物合成的大分子聚合物是可生物降解材料，而聚8一羥基丁酸是PHAs中最典型的一種。目前用細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)PHB的成本至少是化學(xué)合成聚乙烯的倍為降低PHB的生產(chǎn)成本可向

植物體內(nèi)引PHB物合成途徑植物為表達(dá)載體CO能合成PHB大規(guī)模廉價生產(chǎn)PHB的一種很有前景的方法．也是降低生產(chǎn)成本的較好選擇。2.2

生物技術(shù)在食品檢測中的應(yīng)用生物技術(shù)檢測方法的應(yīng)用幾乎涉及到食品檢驗的各個方面括食品的品質(zhì)評價質(zhì)量監(jiān)督生產(chǎn)過程的質(zhì)量監(jiān)控及食品研究特別是在食品衛(wèi)生檢測中得到廣泛應(yīng)用。食品衛(wèi)生檢驗中一個十分重要的內(nèi)容是及時準(zhǔn)確地檢測出食品中的病原微生物．傳統(tǒng)的檢測方法存在不少問題，例如檢測成本高、速度慢、效率低，而且有些病原體生長速度慢很難用傳統(tǒng)方法檢測而現(xiàn)代生物技術(shù)使這些問題得到了解決。在食品衛(wèi)生檢驗中應(yīng)用的幾種典型的生物技術(shù)主要包括基因探針技術(shù)、PCR技術(shù)、生物傳感器技術(shù)和免疫法。2.3應(yīng)用生物技術(shù)解決食品工業(yè)生產(chǎn)中的環(huán)保問題生物技術(shù)是保證食品工業(yè)可持續(xù)發(fā)展應(yīng)用范圍最廣、最為重要的單項技術(shù)。其在控制水污染、治理大氣污染、有毒有害物質(zhì)的降解、可再生資源的開發(fā)、環(huán)境監(jiān)測環(huán)境友好材料的合成污染環(huán)境的修復(fù)以及清潔生產(chǎn)等與食品工業(yè)可持續(xù)發(fā)展密切相關(guān)的各個方面均發(fā)揮著極其重要的作用其內(nèi)容包括以下幾個方面。1生物技術(shù)在處理食品工業(yè)污染物時最終產(chǎn)物大都是無毒無害且性質(zhì)穩(wěn)定的物質(zhì)，如二氧化碳、水、氮氣、甲烷等。因此，它是一種安全而徹底的消除污染的方法特別是現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展大大強化了生物處理過程使其具有更高的效率，更低的成本和更好的專一性。

2)由于大部分食品工業(yè)污染物有機物質(zhì)含量較高本身無毒性很適合用于生物反應(yīng)的底物如一些有機污染物經(jīng)生物處理后可轉(zhuǎn)化為沼氣酒精生物柴油生物蛋白質(zhì)等有用物質(zhì)用生物過程代替化學(xué)過程可以降低生產(chǎn)活動的污染水平，有利于實現(xiàn)工藝過程生態(tài)化或無廢生產(chǎn)．真正實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的目的。3)生物過程是以酶促反應(yīng)為基礎(chǔ)的作為催化劑的酶是一種活性蛋白而且酶對底物有高度的特異性，因此，生物反應(yīng)過程通常是在常溫、常壓下進(jìn)行，生物轉(zhuǎn)化的效率高，副產(chǎn)物少。這與需要高溫、高壓條件下生產(chǎn)過程相比，反應(yīng)條件大為簡化，因而投資小、費用少、消耗低，且效果好、過程穩(wěn)定、操作簡便。在多數(shù)情況下．生物技術(shù)還可與其他技術(shù)結(jié)合使用。4)用生物制品取代化學(xué)制劑人工合成物等有助于把食品工業(yè)產(chǎn)生的環(huán)境污染降至最低水平當(dāng)前最具代表性的是生物可降解的食品包裝材料薄膜還有生物農(nóng)