生物技术在食品中的应用

生物技术在食品中的应用

摘要：随着食品与生物科学技术的不断发展，利用生物技术制造的食品的产量与产值已占食品与生物产业的重要地位。食品生物制造是以基因重组、分子克隆等技术为基础，以生物反应过程、生物物质的分离纯化等技术为重点的工业化和工程化地利用生物体（或部分生物体）生产人类需要的食品的应用技术。食品生物制造已广泛应用于功能食品开发、生物制药、农产品综合利用等领域，促进了传统食品产业的改造和新兴产业的形成。生物技术已在我国食品工业中已得到了广泛应用，本文主要阐述了生物技术在食品工业中的发展现状、在食品添加剂中的应用现状及其发展前景。

关键字：添加剂，生物技术，发酵工业，食品

0绪言

随着人们科技的进步、经济的发展以及人民生活水平的提高，人们对食品的组成、营养价值和外观的要求也越来越高，食品已不再是传统农业食品的概念，工业食品将在人们日常生活中占据重要地位。在这一进程中，生物技术显露锋芒。下面浅谈一下生物技术在单细胞蛋白、甜味剂、天然色素、真菌多糖等方面的应用:

1生物技术在单细胞蛋白中的应用

单细胞蛋白主要是指富含蛋白质的藻类、酵母、细菌、真菌等微生物进行大规模培养，并从中提炼出来的蛋白质资源。与传统蛋白质生产比较，发酵技术生产三细胞蛋白不受季节和耕地的制约，具有生产效率高等特点。单细胞蛋白在饲料和食品工业中有着极重要的作用，可为饲料蛋白，已被世界广泛应用。例如用假丝酵母及产朊酵母作为菌种，利用亚硫酸废液或石油生产酵母菌体，可用于牲畜饲料。此外，单细胞蛋白在食品加工中也有着重要作用。它能提高食品的物理性能，例如：把活性干酵母加入意大利烘饼中可提高其延薄性能，把食用酵母以1～3％比例加入肉制品中可提高肉与水及脂肪的结合能力。它还能提高食品的风味，例如：醇母的浓缩蛋白质具有显著的鲜味，已被广泛作为饲料、肉汁等食品的增香剂。

2生物技术在食品胶中的应用

（一)黄原胶

黄原胶又称黄胶、汉生胶、黄单细胞多糖，是野油菜黄单胞杆菌以碳水化合物为主要原料，经发酵工程生产的一种用途广泛的微生物胞外多糖，简称XC。黄原胶在工业上主要是以玉米淀粉为碳源，以鱼粉、豆饼粉为氮源，用CaCO3为pH调节剂，并在一定量的消泡剂存在下，野油菜黄单胞杆菌经好氧深层发酵而得到多糖含量在2．5%左右的发酵液．黄原胶具有许多优良特性：①在热水和冷水中有很好的溶解性；②有良好的增粘性和浮悬能力，在低浓度下具有较高的粘度；③有很高的稳定性，耐酸碱、高盐环境，抗高温、低温冷冻和生物降解，抗污染能力强；④可同多种物质互配，具有令人满意的兼容性；⑤有良好的触变性和假塑性；⑥有良好的分散作用、乳化稳定作用；⑥在适宜的pH下，黄原胶分子能和高价金属离子凝胶化；⑦黄原胶和刺槐豆胶、瓜尔豆胶等半乳甘露聚糖配合使用时有极为显著的协同增效作用，可显著提高粘度和耐盐稳定性，达到用量少、成本低和提高使用效果的目的．因此，广泛应用于食品工业中的增稠剂、乳化剂、成型剂等。

（二）结冷胶

少动鞘氨醇单胞菌是一种好氧的革兰氏阴性杆菌，能在以葡萄糖、淀粉、蔗糖、麦芽糖等为碳源,硝酸铵、酵母膏、蛋白胨等为氮源及含其他微量元素的培养基中生长并合成、积累结冷胶,并结合代谢工程手段优化结冷胶发酵生产的工艺技术,引入透明颤菌血红蛋白改善了少动鞘氨醇单胞菌在发酵过程中对氧气的摄取和利用能力,并最终提高了结冷胶产量。

由于结冷胶优越的凝胶性能，在食品、制药、化工等领域有着广泛的应用前景，目前已逐步代替琼脂、卡拉胶使用。结冷胶主要作为增稠剂、稳定剂，可用于饮料、面包、乳制品、肉制品。如结冷胶应用于中华面、荞麦面和切面等面制品时，可以增强面制品面条的硬度、弹性、黏度，也有改善口感、抑制热水溶胀，减少断条和减轻汤汁浑浊等作用；结冷胶作为稳定剂(与其他稳定剂复配使用效果更好)应用于冰淇淋中可提高其保型性；结冷胶在糕点如蛋糕、奶酪饼中添加，具有保湿、保鲜和保形的效果。

3生物技术在食用色素中的应用

（一）香兰素

香兰素又称香草素或香草酚，是白色或奶白色结晶状物质,微甜,具有芳香气味。香兰素主要存在于秘鲁香膏、爪哇香膏油、丁香花蕾油中,它既是重要的香料之一,应用于食品添加剂中。

香兰素可以用发酵技术法生产：假单胞杆菌能将异丁子香酚转化为香兰素。以异丁子香酚为底物，经过阿魏酸途径，代谢为香草酸和原儿茶酸。多种细菌酵母菌和霉菌可利用阿魏酸途径为底物生产香兰素。谷糠是粮食加工中的副产物，含有大量的阿魏酸，从谷糠中纯化阿魏酸→利用为生物发酵转化为香兰素—超滤、分离和去除微生物→在发酵液中萃取香兰素→纯化获得的高纯度香兰素—用活性炭吸附去除副产物→多次重结晶后得到高纯度香兰素。也可用黑曲霉胺氧化酶和大肠杆菌单胺氧化酶氧化香草胺生产香兰素。还可以利用植物细胞培养技术工业化生产香兰素。

（二）类胡萝卜素

β-胡萝卜素是类胡萝卜素之一，也是橘黄色脂溶性化合物，它是自然界中最普遍存在也是最稳定的天然色素。β-胡萝卜素作为一种食用油溶性色素，其本身的颜色因浓度的差异，可涵盖由红色至黄色的所有色系，能作为天然食品着色剂，因此受到食品业相当热烈的欢迎。其非常适合油性产品及蛋白质性产品的开发。

人们利用DNA重组技术，将外源基因导入微生物中，利用微生物繁殖快、产量高的特点生产人们所需物质.这一技术的关键是作为外源基因宿主的微生物首先必须具备供目的化学物质合成的前体物质。有关类胡萝卜素的基因工程近年来在大肠杆菌和酵母上取得了成功，利用基因工程和生物技术能将类胡萝卜素合成定向发展，并成功克服类胡萝卜素的前体物质。

（三）红曲色素

红曲色素是由红曲霉产生的一种微生物色素，安全性高，稳定性好，是一种具有悠久应用历史的天然色素。主要应用于红酒、肉类及做中药治疗痢疾、胃病等。它具有性质稳定、耐热性强及对蛋白质着色力好等特点，同时红曲色素安全性也已经被公认，食用红曲色素安全无毒，而且还有抗菌功能和保健功能，是值得大力推广的食用天然着色剂。目前红曲主要应用于肉制品加工。在发酵香肠、午餐肉、通脊烤肉，圆火腿等西式肉制品中添加适量红曲色素替代亚硝酸盐作着色剂，其产品色泽红润均匀一致；而且口感细腻、风味独特、安全耐藏，德国肉类研究中心对此进行了研究和探讨，结果表明，在腌制类产品中添加红曲色素后，