現代生物技術在食品產業中的應用

◆劉 澤

(長春職業技術學院食品與生物技術分院)

現代生物技術在食品產業中的應用

◆劉 澤

(長春職業技術學院食品與生物技術分院)

生物技術是應用自然科學和工程學的原理，依靠生物催化劑的作用，將生物物料進行加工以提供產品和為社會服務的技術。而現代生物技術也稱生物工程，在分子生物學基礎上建立的創建新的生物類型或新生物機能的實用技術，是現代生物科學和工程技術相結合的產物。

生物技術 食品 應用

生物技術起源于食品發酵，并首先在食品生產中得到應用，如傳統的一些食物面包、奶酪、米酒、啤酒、葡萄酒、醬油等多種發酵食品的制作。隨著生物技術的發展，現代生物技術在食品領域中的作用主要體現在四個方面。

一、改造、開發食品新資源和新品種

利用基因工程和細胞工程可改良動物的遺傳性狀，培育優良動物品種。應用基因工程技術生產某些畜用激素已投入批量生產，如增加產奶的重組激素rBTS。

在不增加飼料消耗的情況下，生長激素可提高奶牛產奶量i5%～20%和奶羊的平均產奶量8%～12%，并使豬每日增加15%左右，瘦肉比例也增大。通過轉基因手段可使動物獲得優良性狀，目前生長速度快，抗病力強，肉質好的轉基因兔、豬等已陸續問世。

基因工程和細胞工程技術在改良植物遺傳性狀、培育優良植物新品種方面發揮巨大作用。目前，具有抗蟲能力的西紅柿、煙草、馬鈴薯、可抗病毒感染的稻米和番茄、甘薯都已問世，有的已形成商品。利用基因工程可大大提高農作物品質，提高其食品價值，目前甜味蛋白已在馬鈴薯中獲得成功表達;Reter.Rshewry通過轉基因小麥控制一種谷蛋白亞基的數量和合成，大大改善了面粉的粘彈性;自身帶咸味和奶味的適于加工膨化的玉米新品種已被成功培育，不飽和脂肪酸含量較高的油料作物及蛋白含量高的小麥已被應用于面包生產。

二、改善食品品質，開發新的食品

功能性保健食品的興起與研究是食品工業的新發展、新課題。現代生物技術都可用于功能性食品的加工。例如，保健醋。我們都知道醋有保健功效。而對于其他類型、功效更完整的保健醋卻開發不多。添加果汁、添加功能因子不失為一種好的開發思路。可供選擇的功能因子很多，如氨基酸、維生素、低聚糖、有益菌、膳食纖維等，這些功能因子在各類保健食品中都得到了很好的利用，尤其是低聚糖最為成熟。低聚異麥芽糖在改善微生態環境、調整人體菌群結構方面的功效已為世界所公認，其與醋消滅病毒、抑制有害菌、排毒養顏的功效如出一轍。若將低聚異麥芽糖用于保健醋，將會使保健醋消毒抑菌、優化人體菌群、排毒養顏、提高免疫力的功效更加完善和明顯。利用低聚異麥芽糖開發保健醋將使保健醋功能更加強大。

食用色素的使用是為了滿足人們對食品感官品質的要求。天然食用色素是源于天然資源的色素，對人體無毒無害，主要特征為:呈自然色調;安全性高;由于有天然原料而來的風味而賦予附加價值;具有維生素活性，富含人體所需的營養物質;有些還對人體有醫療保健的作用。而微生物色素是從微生物中提取，不受資源、環境和空間的限制，具有植物色素和動物色素不可比擬的優越性，而且利用微生物發酵生產的色素種類豐富，如胡蘿卜素、類胡蘿卜素、番茄紅素、蝦青素、藍色素、黑色素等，還易于工業化。

三、改變傳統的食品加工工藝

生物技術在改變傳統的食品加工工藝方面的應用主要體現在以下幾個方面:用微生物發酵代替化學合成，由于化學合成產率低、周期長、并且合成產品中往往含誘變劑，因此人們逐漸轉向于用微生物合成各種食品添加劑和生物活性物質，這些物質往往具有化學合成不可比擬的優越性。如用黏紅酵母GLR513生產油脂，油脂含量高，不飽和脂肪酸含量也高;用微生物脂肪酸合成短鏈芳香酯不僅得到高質量天然產品，且條件溫和、轉化率高;用熱帶假絲酵母生產木糖醇，產量高，且無乙酸鹽及化學提取殘留物。

今后這方面有待開發的領域還有保鮮劑、香料香精、防腐劑、天然色素等。以現代發酵工程改造傳統發酵食品，最典型的是用雙酶法糖化工藝取代傳統的酸法水解工藝，用于生產味精，可提高原料利用率10%左右;采用新的工藝，生產高果糖漿、菌蛋白，其產量和純度都有很大提高。

四、利用生物技術進行食品分析及保鮮

生物保鮮技術在食品保鮮中的應用主要包括微生物菌體及其代謝產物的保鮮及生物天然提取物的保鮮兩大方面。

首先，微生物菌體及其代謝產物具有良好的保鮮作用。此外，食品微生物可以通過基因工程技術改變遺傳性狀及功能特性，利用發酵工程技術使其產生具有生物保鮮功效的物質，可用于食品的保鮮。

其次，某些生物天然提取物:蜂膠、貝殼提取物、大蒜汁、姜汁、蘆薈汁、微生物多糖、某些節肢動物的外殼中提取得到的殼聚糖等，均具有一定的殺菌、抑菌作用。如蘆薈汁對大腸桿菌、變形桿菌、金黃色葡萄球菌有一定的抑制作用、玉米醇溶蛋白用于青椒、西紅柿、香腸的涂膜保鮮，可有效延長所保鮮食品的貨架期。

五、利用生物技術處理工業廢水

廢水生物處理是利用微生物的生命活動過程對廢水中的污染物進行轉移和轉化，從而使廢水得到凈化的處理方法。

固定化微生物技術是生物工程領域中的一項新技術。進入20世紀80年代后，國內外開始應用這種具有獨特優點的新技術來處理工業廢水和分解難生物降解的有機物質，一些具有特異性的優勢菌種不斷得到改造或創造，將這些高效專性菌如脫色菌、脫氮、脫磷菌假單胞菌等進行固定化后，菌體密度提高，大大提高了處理效率，尤其是對難降解有毒物質有明顯優勢。王增長等人利用新研制的聚集—交聯固定化細胞技術，將篩選的高效優勢脫色菌種固定在活性污泥上，投加于“厭氧—好氧—生物濾池”工藝流程中，處理印染廢水，結果表明，出水色度極低，處理后的水可回用。

生物強化處理技術，為了提高廢水處理的效果，而向廢水中投加從自然界中篩選的優勢菌種或通過基因組合技術產生的高效菌種，以去除某一種或某一類有害物質。主要強化方法有:(1)高濃度活性污泥法，以高污泥濃度和長泥齡來促進對難分解物質的處理，加快反應速度。日本用該法處理難分解的聚乙烯醇和糞便污水取得顯著效果。(2)生物——鐵法，是在普通活性污泥中加入無機鹽，多用鐵鹽，形成生物鐵絮凝體活性污泥，具有高濃度活性污泥法的特點，主要用來提高除磷效果。(3)生物——活性炭法，綜合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力，使二者產生協同增效作用。在該系統中，每克活性炭去除1～3gCOD，分解廢水毒性能力明顯增強，同時提高脫氮水平。

生物反應器技術，是現代生物技術發展的一個主要方向。現代化的新型生物膜反應器，其共同特點是反應器內裝有比表面大的載體，有利于微生物附著生長形成生物膜，供氣或供給的其他反應條件優越，污染物具有充分的時間與微生物接觸，有利于增強微生物的分解代謝能力。目前，2000m3的反應器已經問世。雖然其處理能力較低，造價較高，但其管理方便，運行費用低，所以歐美地區約有7%的污水處理廠采用該技術。

［1］劉東.食品生物技術.中國輕工業出版社，2009.

［2］汪薇，馬浩，于立梅.生物技術在食品添加劑工業中的應用.食品工業科技，2011.330－334.

［3］李君嘉.生物技術在工業廢水處理中的應用.現代科學與技術，1993，(3):13－16.