生物技术&功能食品

功能食品与生物技术

随着社会生产力的发展，人们的生活已经得到极大的改善，社会主要阶层已经不满足于只解决温饱问题，对食品功能的要求已经发展到更高的层次。早在远古的洪荒时代，中国的神农们就已开始尝百草，经过几千年的不断努力发现了许多有利于人身体健康的生物和矿物质，经过长期实践总结得到了许多中药炮制方法、形成了中医理论，提出了许多药膳配方。为现代保健食品的研制提供了极为深厚的文化底蕴。但直到1993年，《Nature》杂志发表有关功能食品的文章以来，功能食品的概念才迅速在世界范围普及开来。

欧美和日本首先掀起了功能食品研究开发的热潮。近年来，日本政府资助了不少与功能食品开发有关的科研项目，许多学术团体也纷纷涉足功能食品的研究。日本功能食品市场规模连年增长已达年2万多亿日元。美国则从1994年开始实施营养辅助食品教育法，在法律上认可了功能食品的生产和市场运作，功能食品市场规模业已超过年500亿美元。而欧洲功能食品市场规模则超过了150亿美元。功能食品在西方发达国家的迅猛发展，主要得益于消费者保健意识的增强，得益于对癌、心血管病、糖尿病、骨质疏松等疾病与生活方式尤其是与饮食习惯关系的正确认识，得益于人们逐渐对中医理念的认同，开始寻找营养保健食品、中草药、针灸等替代疗法。结合分子生物学、生化学、生理学、细胞生物学、流行病学等方面的证据和各种媒体的宣传，功能食品可调节体能，防病治病的理念已在西方国家深入人心。

一、功能食品

1.功能食品的定义

具有调节身体防御、人体节律、疾病防治和康复等身体状态功能的食品；并明确规定功能食品必须符合以下3个条件：①由通常使用的食品原料或食品成分所构成，通过通常的形态和常见的方法摄取；②属于日常摄取的食品；③应标记有关的调节功能。

对肌体某一或某些特定状态具有改善作用，从而能够增进健康或能减少患病的食品。这类状态可以是生理的，也可以是心理的。根据这一定义，功能食品的分类也应做一定的调整。

2.关于功能食品类别划分

中国的药膳具有悠久的历史，中国民间具有深厚的食疗文化，已经形成了比较完整的食疗功能分类系统。结合中国传统食疗文化、西方现代功能食品、现代生物学和现代医学观念，功能食品拟分为5类:

（1）强身健体功能食品；

（2）益智健脑功能食品；

（3）美容类功能食品；

（4）滋补类功能食品；

（5）医药类功能食品。

美国食品药品局（FDA）提出了将功能食品分为7类的方案，即：

（1）一般食品；

（2）特殊食品；

（3）药品；

（4）医药食品；

（5）特殊营养食品；

（6）疫病预防食品；

（7）营养辅助食品。

功能食品的生物活性：

（1）抗疲劳、耐缺氧

（2）增强免疫力、抗癌

（3）降血糖、降血脂、降胆固醇

（4）益生源、调节胃肠功能、促进消化吸收、润肠通便、调节肠道菌群

（5）防龋齿

（6）抗辐射

（7）抗氧化作用、清除自由基、防衰老、美容

（8）类似雌激素作用；

（9）改善睡眠、调节神经系统

（10）改善记忆、促进大脑及发育

二、食品生物技术

随着生命科学日新月异的进步和食品工业的发展，生物技术（biotechnology）对食品工业的发展发挥着越来越重要的作用。现代生物技术包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等五个领域。生物技术之所以列入国际七大高科技领域之一，主要因为他是在分子生物学，生物化学，应用微生物学，化学工程，发酵工程和电子计算机的最新学科成就基础上所形成的综合性应用学科。生物技术的发展已日益显示其巨大的潜力，对提高国家总体实力，促进国民经济发展和人类健康具有深远的意义。

1. 食品生物技术的定义

食品生物技术（food biotechnology）是生物技术的重要分支学科，主要指生物技术在食品工业中的应用。包括细胞工程，酶工程，发酵工程和蛋白质工程等技术，贯穿于食品制造的全过程。

2. 食品生物技术的分类

随着世界人口急剧增加，解解食物短缺是人类面临的重要挑战问题，同时也关系到国家的战略安全。解决粮食安全问题，除了保护有限的耕地、提高单产外，依靠现代生物技术就显出气特殊重要性。食品生物技术主要研究内容具体包括如下方面。

（1）基因工程

通过对实现食品原料的动植物和微生物物种进行改良，这对提高生产效率、营养价值、功能蛋白质和酶的稳定性、食品加工性能和实现食品工业现代化，具有重要的科学价值和应用前景。

（2）酶工程

酶工程主要是利用酶的高效催化特性，来实现各种物质的转化，从而在食品加工过程中起到降低有毒有害的组分，提高食品的安全性；次外，还可以增加有益活性组分，提高食品的营养保健价值；同时，还可以有效的利用农副产品加工中的废料、废渣、废气，实现清洁生产和循环经济。

（3）发酵工程

发酵技术是生物技术的起源，也是食品工业中应用最为广泛的技术。现代发酵技术在传统发酵技术的基础上，结合DNA重组技术，细胞融合就，酶工程，分子修饰和其他分子改造工程等技术，进行大规模控制性发酵。具有投资少，见效快，污染少，已日益成为全球经

济的重要组成部分。

（4）细胞工程

细胞工程是主要对动植物细胞进行离体培育及改造。动植物细胞的培育技术，和微生物培育一样，在人工控制条件下，在生物反应器中大规模培育，获得人类所需要的各种食品产品和保健产品，而且可以缩短生产周期，不占用耕地，不受地理环境和气候影响，具有重要的科学价值和经济意义。

（5）蛋白质工程

蛋白质工程是对蛋白质分子进行改造，从而达到提高蛋白质的稳定性，增强酶的特异性，提高酶的催化能力和改善蛋白质的食品营养功能等目的。

3. 酶工程和发酵工程

其中又以酶工程和发酵工程在食品工业的应用有着广阔的市场和发展前景，尤其是在功能食品的开发制备方面更显的重要。

（1）酶工程

酶工程（enzyme engineering）是指利用酶、细胞或细胞器等具有的特异催化功能，借助生物反应装置和通过一定的工艺手段生产出人类所需要产品。酶工程在食品工程中的应用技术已经比较成熟，包括各种酶的开发和生产、酶的分离和纯化、酶或细胞的固定化技术、固定化酶反应器的研制以及酶的应用等。目前发现生物体内有8000多种酶，并且每年都有新发现，广泛应用于医药、食品、工业、农业、环保、能源和生物技术等各个领域。

食品酶工程（enzyme engineering of food）是将酶工程的理论与技术应用于食品工业领域，将酶学基本原理和食品工程相结合，为新型食品及食品原料的发展提供技术支持。在食品领域，酶制剂的生产和利用具有非常重要的地位，食品原料的储藏、保鲜、改性；食品加工工艺的改进、品质的提高等都离不开酶工程，并且一些功能性食品成分的生产，更是建立在酶工程的基础之上的。

食品酶工程的主要任务就是制备食品工业所需要的酶，并通过各种方法使酶充分发挥其催化功能。主要研究内容包括食品工业用酶的生产，提取与分离纯化，酶分子的修饰改造，酶固定化，酶反应器，及催化工业的优化等。

在食品工业，酶制剂主要用于食品的保鲜，食品加工，食品添加剂和功能食品的生产，并且对食品工业的影响越来越大，并且对世界经济产生巨大的经济效益和社会效益。酶工程在食品中的应用主要存在以下几个方面的优势：

●安全

首先，酶作为天然提取物被认为是安全的；其次，酶制剂在使用过程中不会有任何有害的残留物质；此外，酶的本质是蛋白质，容易发生变性失活，在最终产品容易破坏其些许残留，不会对人体造成影响。

●品质

酶制剂一般用来改良食品原料的品质，同时可以改善食品的风味、颜色等，不会引起食品结构、物化状态和风味等变化。

●经济

酶的催化反应具有专一和高效的特点，因此酶制剂用量少，生产周期短，经济上合算；另外，酶反应条件温和，营养成分损失少，容易控制，能耗低；此外，还可以选用成本低廉的底物进行生产，并且不受季节的限制，从而可以降低生产成本并进行联系化生产。