食品生物技术应用研究进展

食品生物技术应用研究进展

生物技术是对生命有机体进行加工改造和利用的技术，是21世纪高新技术的核心之一，发达国家皆将生物技术列为国家级重点科技并积极开发。生物技术已被应用于工农业、食品加工、医疗保健等众多领域中。而食品生物技术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。另外，在食品生产相关领域如食品包装、食品检测等方面，食品生物技术也得到越来越广泛的应用。

1 生物技术在食品工业中的应用

1.1 对食品资源的改造

1.1.1 生产转基因食品应用现代生物技术，特别是重组DNA技术，可将生物的特定性状转移到植物、动物和微生物中；与此同时，人们采用细胞生物学方法，建立了细胞融合技术，并进行动物、植物细胞大量控制性培养，按照预定的设计改造遗传物质，从而得到转基因动植物。如应用基因工程和细胞工程对各类植物进行改良，发展了植物抗病抗虫害品种：改良蔬菜、水果采收后的品质；改良植物原料加工特性。目前，生长速度快、抗病力强、肉质好的转基因兔、猪、鸡已经问世，为改善人们的膳食结构提供了一条新的思路和方法。

据统计，美国农业部现已批准生产的转基因农作物有7大类，35种。我国现已批准可商业化生产的有6项，涉及食品的有3项，包括转基因耐储藏番茄．抗黄瓜花叶病毒甜椒，抗花叶病毒番茄。处于中试阶段的与食品有关的转基因植物有抗除草剂水稻、抗虫水稻、抗病毒大白菜、抗病毒番茄、转Bt基因抗虫棉花、抗青枯叶病马铃薯、抗旱马铃薯、高氨基酸马铃薯等。

1.1.2改良食品原料发酵微生物食品原料加工中．一个非常重要的方面就是应用发酵技术进行微生物转化。持续创新使发酵食品不断得以改善并日趋多样化，但是许多创新只是局限于为现有产品选择新的可改变产品特性的生产菌。

用于发酵的微生物基因序列的揭示和高产量后基因组技术的出现使我们对传统加工方法的认识发生了巨大的变化。现在，有10种真菌基因组序列已被公开．而且通过公开的基因序列数据库，更多的真菌基因序列将被阐明。Jewett 等以黑匣子代谢组学方法为例进行了综述，为真菌基因组序列非依赖性的代谢作用多样性功能分析提供了可能。

根据它们高度的特异性和多样性．通过这些方法．通常可以确定其次级代谢产物。后基因组技术为开发发酵生物体的天然生物活性提供了新的可能．对改变微生物在相关生产条件下的性能有重要意义．这将为选择最佳的微生物菌种并利用这些微生物生产出有特色或新型的发酵产品提供新的方法。Van Hyckama Vlieg 等以乳酸乳球菌属微生物为例，对这些技术及其应用潜能进行了综述。

1.2对食品加工工艺的改进

1.2.1 延长食品保鲜期一方面．选育并推广适宜贮藏加工的品种，为食品生产提供更多易于贮藏的原料。主要是利用遗传工程技术选择培育对乙烯敏感性低的新品种．从基因工程角度解决农副产品的保鲜问题。另一方面，应用酶工程技术，利用生物酶制造一种有利于食品保质的环境．吸去瓶颈空隙中的氧而延长保鲜期：溶菌酶对革兰氏阳性菌有很强的溶菌作用，用于肉制品、干酪、水产品等的保鲜。

1.2.2 改进肉、奶、水产品的加工肉的加工保鲜方面主要是提高肉的综合品质以及瘦肉、肥肉、嫩肉的综合利用，如肉的嫩化、发酵香肠的生产和增加

畜产品的花色品种等。乳品方面可利用外源激素提高乳品的产量，增强乳品的免疫功能，改善乳品的组成成分：利用酶工程技术开发乳蛋白生物活性肽、发酵乳制品、双岐杆菌发酵乳，等等。从水产品如人工淡水鱼、内脏、鱼眼、精卵巢中分离提取有效成分，可开发研制保健食品。

1.2.3 改良传统发酵工艺发酵工程是利用微生物的特殊功能生产有用的物质，或直接将微生物应用于T业生产的一种技术体系，它包括菌种选育、菌种生产、代谢产物的发酵以及微生物的利用技术。其对食品工业的优化作用主要有：①提高发酵食品质量并使加工过程更合理化。生物技术已应用于啤酒酵母的改造．探明了双乙酰是影响啤酒风味成熟的主体成分及其生长和消长的原理．如将a一乙酰乳酸脱羧酶基因克隆到啤酒酵母中进行表达，可降低啤酒双乙酰含量而改善啤酒风味：选育出分解B一葡聚糖和糊精的啤酒酵母，能够明显提高麦汁的分解率并改善啤酒质量：构建具有优良嗜杀其他菌类活性的嗜杀啤酒酵母．成为实现纯种发酵的重要措施。白酒生产．通过对大曲及窖系微生物的剖析及其作用机制的研究．开发出人工窖泥和特定微生物培养液的添加等技术．使浓香型大曲酒的生产趋于稳定，优质酒率大为提高。各种不同风格白酒的生产和品质得到定型．使传统的技艺操作趋向科学化和工业化。②优化发酵产业。如运用固定化醋酸菌酿制食醋，可缩短发育迟缓期．醋化能力提高9-25倍。③加速开发发酵产品。如用酵母或者细菌等微生物菌体发酵而得的单细胞蛋白(SCP)．含有丰富的蛋白质、碳水化和物、维生素和矿物质等。

1.2.4 生产新型食品添加剂成分酶工程的应用能有效地改造传统的食品T业。如将玉米经酶法液化、糖化和葡萄糖异构化，可生产果葡萄糖浆，代替蔗糖用作饮料和食品的甜味剂。在食品加工过程中添加一些酶类便可达到改善产品

的色泽、风味和质构等效果。如用葡萄糖氧化酶可以除去蛋液中的葡萄糖，改善制品的色泽：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：木瓜蛋白酶可分解胶原蛋白，用于肉的嫩化。

1.3在食品处理及分析过程中的应用

在食品处理过程中．主要的新技术有过程的自动化，产品的生物转化、浓缩和层析纯化。酶生物转化技术应用在生产食品添加剂过程中，如先利用蛋白水解酶将蛋白质裂解为水解产物．再将这些产物添加到运动饮料或类似产品之中。食品分析包括对食物营养成分可靠性评价，如性质与组成：而对其组成的评估则包括：是否有添加剂或污染：同时也包括原料质量的评价，检测是否有微生物和真菌、是否有水解酶出现，以及食品的降解程度。另外．食品分析也注重制作过程中可能的污染．以及冷冻、消毒、氧化和辐射可能对食物造成的影响。

2 生物技术在食品生产相关领域的应用

2.1 在食品包装贮藏中的应用

微生物的腐败变质和氧化是食品腐变的两大重要因素．除氧是食品保藏中的必要手段．葡萄糖氧化酶具有对氧非常专一性的理想抗氧作用，是一种理想的除氧方法。细胞壁溶解酶最大的特点是消除某些微生物的繁殖，而让某些有益细菌得以繁殖。在食品包装上用作防腐剂，对人体无毒害，可以替代一些对人体有害的化学防腐剂。将溶菌酶固定在食品包装材料上，可以达到抗菌保鲜的功

能。塑料用量大，但很难降解，造成白色污染，因此，可降解塑料成为当今的研究热点。聚8一羟基脂肪酸(PHAs)是一类微生物合成的大分子聚合物，是可生物降解材料，而聚8一羟基丁酸PHB是PHAs中最典型的一种。目前用细菌发酵生产PHB的成本至少是化学合成聚乙烯的5倍．为降低PHB的生产成本，可向