生物技术在乳及乳制品中的应用

生物技术在乳及乳制品中的应用

摘要生物技术是对生命有机体进行加工改造和利用的技术，是本世纪高新技术的核心之一。随着生物技术的研究深入，培育了基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等改变生物特性进行物质转化的现代生物技术，形成了PCR技术、ELISA 技术、基因芯片技术等前沿性的生物检测技术，其在乳品工业中的广泛应用，推动了乳业的技术变革，对乳品生产、研究和乳品安全意义重大。

关键词生物技术；乳品；应用

生物技术是对生命有机体进行加工改造和利用的技术，是本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【4】。

近20年来，现代生物技术发展迅猛，在乳制品工业中的应用越来越广泛，几乎涵盖了从奶牛的良种选育、产奶量的提高到乳制品的成分选择、风味及加工工艺的改良、乳制品生产质检等各个领域，在工信部与发改委联合颁布的2009版《乳制品工业产业政策》中，生物技术被列为今后乳制品加工重点发展的关键技术之一。

1 生物技术在乳品加工中的应用的意义

1.1 生物技术在乳品加工中的应用，可以提高乳制品的质量

乳制品加工企业通过在加工过程中引入生物技术，提高乳制品的质量，提高乳制品产量。通过合理利用生物技术，在法律法规范围内，生产出质量更优的乳制品。在乳制品加工生产中，通过对乳牛注射某些相关激素，如采用BST(Bovine Somatotropin)，即牛生长激素，来提高乳牛的产奶量是近年来迅速发展起来的一项高新生物技术。BST用于提高乳牛产奶量，现已达到商业化。据相关研究报告【2】，通过对乳牛注射BST激素，可以提高15％左右的产奶量；而关于人饮用的安全方面，经研究表明，经过对奶牛注射BST而得的牛奶供人饮用，对人体是无

害的。

1.2 生物技术在乳品加工中的应用，可以增强乳的免疫功能

通过在乳制品加工中使用生物技术，改进产奶质量，增强乳制品的免疫功能。乳制品加工企业在市场竞争中，为了占领更大的市场，在进行SWOT分析的基础上，面对不同的细分市场，可以从细分市场中寻找一个突破口。通过引入生物技术，针对某一个细分市场进行改进乳制品质量，增强某方面产品的竞争力。如婴儿乳制品市场，由于婴儿的免疫系统尚未发育完全，通过在生产中有目的的引入生物技术，改进婴儿乳制品的免疫功能，提高乳制品加工产量和质量，生产适合婴儿的乳制品，使乳制品加工企业在市场竞争中，趋利避害，减少阻力，有的放矢，完成企业的社会使命。

1.3 生物技术在乳品加工中的应用可以增强企业的核心竞争力

自二十世纪九十年代末开始，有关竞争力的概念和理论引入中国，很快为学界和商界所重视。当今对竞争力战略研究公认的权威当属美国哈佛商学院的麦可·波特无疑。波特提出了一系列竞争分析的方法和技巧，为理解企业及国家的竞争行为提出了完整的知识框架。波特强调竞争力根本在于提升企业的成本领导能力和产品差异化能力。然而核心竞争力在不同的企业体现在不同的方面，有的企业体现在成本上，有的企业体现在产品差异上等，但是都能体现竞争力。而对于乳制品加工企业来讲，同样需要考虑自身核心竞争力的形成，特别是在生物技术在乳制品加工中逐渐应用，使乳制品企业为了在与国际接轨的同时，增强自身的竞争力为出发点，在乳制品加工中引入生物技术，改进自身产品生产中的问题，提高产品的质量，增强企业的核心竞争力。

2 现代生物技术在乳品加工中的应用

2.1 基因工程

基因工程，又称DNA重组技术，是指在离体条件下通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物遗传物质(DNA)进行改造和重新组合，再通过适当的载体将重组DNA导人生物体或细胞内并使其表达，从而获得人类需要的基因产物。随着基因工程的快速发展，在提高乳蛋白产量，改善牛奶风味和成分，以及功能性乳制品的研究方面，人们都能结合基因工程的技术手段做出更为大胆的设想并进行

更为前沿的探索。

目前，牛乳中的主要蛋白基因已被测序、定位和克隆，为使牛乳人乳化，直接满足婴幼儿的营养需求，可通过转基因技术在牛乳腺细胞中表达乳蛋白

基因。人乳铁蛋白是人乳中的一种天然蛋白，是机体免疫防御系统中的一种重要成分，也是婴幼儿生长发育不可或缺的功能成分。中国农业大学李宁院士课题组利用转基因等技术成功培育出一批转入乳铁蛋白基因奶牛，经验证，这些转基因奶牛所产牛乳与常规牛乳相比较，成分没有发生显著的变化【3】，但重组后的人乳铁蛋白表达含量却达到当前国际最高水平，并具有与天然蛋白相同的转运铁、抗菌等生物活性。这些转基因奶牛不仅能大规模生产具有巨大应用前景的重组人乳铁蛋白，用于开发新型婴幼儿配方奶粉、功能食品和药品，而且表现出高乳蛋白含量(总蛋白含量提高了10％以上)和抗乳房炎等新特性，是培育奶牛新品种的良好材料。

凝乳酶是干酪生产中的一个关键酶，对干酪的质地构成和风味形成都有非常重要的作用。早期的干酪生产使用的是小牛皱胃酶，现在已有研究者将牛胃蛋白酶基因克隆到微生物体内，通过细菌或真核微生物生产这种动物来源的酶类，解决了奶酪工业受制于凝乳酶来源不足的问题【4】，不仅如此，这种基因工程凝乳酶产品纯度比小牛皱胃酶高，且所制干酪在收率和品质上均更优。

2.2 酶工程

酶工程在乳品工业中的应用主要结合微胶囊技术和固定化技术。微胶囊技术(Microcncapsulation)通过天然与合成的高分子材料，将微小物质经包裹形成直径为50-200μm的微型囊。主要用于新型乳制品的开发、干酪生产所用微胶囊酶制剂的制取及益生菌和DHA等生理功能物质等的包埋，能最大限度地维护囊心物的色香味、性能和生物活性，防止营养物质的破坏和损失【5】。固定化技术（Immobilizing)使酶类或微生物菌体固定化，保留其固有的催化活性和存活力。可连续多次重复使用，广泛用于乳品工业中的乳糖水解、牛乳过敏症防治及综合利用乳清制造乳酸、乙酸、获得具有抵制ACE、抗菌、免疫调节等多种功能的生物活性肽等，同时减少乳中的苯丙氨酸，避免苯酮尿症（PKU）。天然蛋白质中均含有4-6％的苯丙氨酸，利用酪蛋白经胰酶或微生物产生的特殊蛋白酶来进行部分水解，再经活性炭、离子交换处理可除去牛乳中的大部分苯丙氨酸[6]，这样