生物技術在飲料工業生產中的應用

2012-04-12 00:00:00趙曉峰

現代營銷·學苑版 2012年1期

摘要：本文論述了生物技術在飲料生產與加工中的應用，探討了應用生物技術改善飲料的色、香、味以及提高其營養價值的具體措施。

關鍵詞：生物技術飲料應用

Abstract ：This paper discuss the using of biotechnology in producing and processing of drinking. And the methods to use the biotechnology to modify the co lour、taste and nutrition of drinking.

Key words ：Biotechnology Drinking application

食品生物技術被列為當今七大高科技領域之一，它是在分子生物學、生物化學、應用微生物學，化學工程、發酵工程和電子計算機的最新科學成就基礎上所形成的綜合性學科，在食品工業已有廣泛的應用。內容包括：基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程等，發展十分迅速，正日益受到國內外食品界的廣泛關注。

飲料是食品工業的支柱產業，它的發展離不開高新技術的研究和應用。將生物技術中生命科學的知識與工程科學相結合應用于飲料工業，其內容包括重組脫氧核糖核酸(DNA)技術、生物轉換技術、融合細胞技術、組織及細胞培養技術等。生物技術的采用，給現代飲料工業注入了新的活力。尤其在飲料生產的資源利用、產品開發、改進生產工藝以及提高產品質量等方面發揮了巨大作用。

一、生物技術在飲料生產中的應用

（一）發酵工程在飲料中的應用

發酵飲料是應用微生物活動而制造出來的一種富有營養而風味獨特的飲料。

1.發酵用微生物

影響發酵性飲料的質量的首要的因素是菌種發酵劑。發酵劑所用菌種，隨生產的產品不同而異，采用生物技術，可以生產可供直接使用、快速發酵和具有保健作用的新型發酵劑干劑菌種。克服了傳統的商業發酵劑含菌少、不能直接用于生產的缺點。

2.乳性發酵飲料

發酵乳是以牛乳、羊乳、馬乳等為原料，將其殺菌后接入特定的微生物如乳酸菌、酵母菌或由幾種細菌經混合發酵而制成的具有特殊風味的乳制品。它的營養價值高于一般飲料。其中含有乳糖、半乳糖、蛋白質、脂類、乳酸、呈味物質、S0D、細胞壁外多糖、抗生物質、乳酸菌等，這些物質對維持腸道內菌群平衡具有十分重要的作用。

3.植物蛋白發酵飲料

植物蛋白發酵飲料是以蛋白質含量較高的植物種子和各種核果類為主要原料制成乳性飲料，然后接種乳酸菌經乳酸發酵而產生一種類似酸牛乳的產品。發酵型植物蛋白飲料兼有植物蛋白飲料和乳酸飲料的雙重優點。

4.格瓦斯

格瓦斯是以淀粉類糧食作物(如黑麥、大麥、小麥、蕎麥、玉米、土豆等)為主要原料，用乳酸菌、酵母菌進行發酵而得到一種清涼飲料。這種飲料除清涼爽口、消暑解渴外，還有特殊的風味和香味，并具有多種有益的功能。格瓦斯的淀粉原料就是在酵母和乳酸菌的共同作用下，成為一種不完全的酒精發酵和乳酸發酵的產品。

5.乳酸發酵果蔬汁

乳酸發酵果蔬汁是對果蔬汁接種乳酸菌發酵而成的飲料。它結合了乳酸發酵和果蔬汁的優點使果蔬汁風味與乳酸發酵風味渾然一體。對于某些因含有不易被接受的風味的果蔬汁，通過乳酸發酵可較好地改進其風味。而且，發酵后的果蔬汁的氨基酸總量和某些維生素等成分含量都有所提高。

（二）酶工程在果汁飲料生產中的應用

1.果膠酶在飲料生產中的應用

果膠酶是指分解果膠質的多種酶的總稱，它可分為兩大類：解聚酶和果膠酯酶。果膠酶已被廣泛應用于果汁、果酒的工業生產，以提高生產效率和產品的質量。

（1）果汁的提取、澄清

果膠酶用于提高果汁的出汁率及果汁澄清，新壓榨出的果汁不僅粘度大，而且混濁。加果膠酶處理后，粘度下降，并且造成果汁混濁的粒子迅速凝結，使果汁易于過濾，并且得以澄清。

（2）果酒澄清、過濾

果膠的存在會使果酒透光率差、渾濁和出現沉淀。果酒經果膠酶澄清處理能除去果膠，從而保持其穩定，發酵后用酶處理，不僅用酶量大而且所需時間也多。因此廣泛采用發酵前或發酵中加果膠處理的工藝。

（3）果實脫皮

含有纖維素酶和半纖維素酶的粗果膠酶制劑能夠作用于果實皮層，使之細胞分離、結構破壞而脫落。如柑桔囊衣、蓮子肉皮和大蒜膜層經粗果膠酶處理后，可以很快地脫落。

（三）酶工程應用于啤酒生產

1.固定化啤酒酵母的應用

目前，用于啤酒生產的固定化酵母多采用包理法，它是在一個預制的基質材料中將酵母細胞包埋進去，用海藻酸鈣、DEAE纖維素等材料來固定化啤酒酵母均取得了較為滿意的效果。它大大提高了生產能力，并能較為容易地改進生產工藝使產品質量達到均一。

2.β-葡聚糖酶提高啤酒的持泡性，

β-葡聚糖酶是一種粘性多糖，也是半纖維素的重要組成部分，大麥原料中的β-葡聚糖含量一般占干物質的5%-8%，大麥發芽過程中產生一定量的β-葡聚糖酶對β-葡聚糖進行降解作用，以保證糖化和發酵的正常，提高啤酒的持泡性。

3.酶法降低雙乙酰含量

雙乙酰即丁二酮，是啤酒酵母在發酵過程形成的代謝副產物。其含量是影響啤酒風味的重要因素，是品評啤酒成熟與否的主要依據，一般成品酒的雙乙酰含量不得超過0.1mg／L。因此，雙乙酰的消除速度對促進啤酒成熟和縮短發酵周期起著重要作用。雙乙酰是由前體物質α-乙酰乳酸經非酶氧化脫羧形成，加入α-乙酰乳羧酶可使α-乙酰乳酸轉化為β-羥基丙酮，從而有效地降低啤酒中雙乙酰的含量，加快啤酒的后熟。

4.酶技術應用于啤酒的澄清

避免混濁的產生是啤酒生產中的關鍵技術之一，引起啤酒混濁的原因很多，其中非生物混濁包括：蛋白質多酚混濁(包括冷混濁、熱和氧化混濁等)、糊精混濁、無機鹽引起的混濁等，這些混濁的產生，嚴重損害啤酒的質量，加入適量的酶制劑可以提高啤酒的非生物穩定性，從而使啤酒得以澄清。

（四）酶改善蛋白飲料風味

加工大豆蛋白飲料時，采用酶制劑可減少或脫除豆腥味。用蛋白酶將蛋白質降解到一定程度，可減少其腥味；用半纖維素酶和葡萄糖苷酶處理大豆，去除產品豆腥味的糖苷類物質，亦可較好脫腥。

（五）基因工程在飲料加工中的應用

1.改良飲料加工原料。

利用基因工程技術生產牛生長激素，然后注射給母牛，則既可提高牛的產奶量，又不影響牛奶的質量，應用于牛乳飲料的加工中。大豆蛋白飲料的原料大豆經基因工程改造后，其植物油中含有較高比例的不飽和脂肪酸，且大豆蛋白質得到改善。

2.基因工程為發酵生產提供全新的生產菌種。

由基因工程改造后的菌種，不僅可以使產品的產量和風味獲得改進，而且可以使原來從動植物體中提取的各種食品添加劑，如天然香料、天然色素，轉到由微生物直接轉化而來。現日本學者正致力于把草莓產紅色素基因克隆到大腸桿菌中去，通過大腸桿菌的快速繁殖，發酵生產草莓紅色素，已取得突破性進展。目前通過發酵工程，已能發酵生產如紅曲色素、胡蘿卜素、維生素C、香味脂類和黃原膠等食品添加劑。

3.基因工程改善乳飲料加工工藝

含乳飲料加工是以牛乳或乳制品為原料制得的液狀或糊狀制品的總稱，含大量豐富的蛋白質，牛乳中的酪蛋白分子含有絲氨酸磷酸，它能結合鈣離子而使酪蛋白沉淀。若采用基因操作，增加K—酪蛋白編碼基因的拷貝和置換，K—酪蛋白分子A1a—53被絲氨酸所置換，便可提高其磷酸化，使K—酪蛋白分子間斥力增加，從而提高牛奶的熱穩定性，有利于含乳飲料加工。

（六）細胞工程

細胞工程就是應用細胞生物學方法，按照人們預定的設計，有計劃地保存、改變和創造遺傳物質的技術。利用細胞雜交和細胞培養可生產獨特的食品香味和風味的添加劑，如香草素、可可香素、菠蘿風味劑以及高級的天然色素，如咖啡黃、紫色素、花色苷素、辣椒素、靛藍等。并且通過雜種選育，培養色素然后將所生產出來的色素等這些添加劑用于飲料中。

二、保健飲料生產

保健飲料是保健食品中的一個大類，生物技術應用于保健飲料，就是通過生物技術這一手段，研制開發出的適合于飲料生產特點的生理活性成分。它們可以起到增強和發揮人的肌體功能，消除或預防疾病的生理調節作用，并將其成功地應用到飲料生產中去。如營養強化飲料、保健蔬菜飲料、功能性果蔬汁、螺旋藻保健飲料、SOD保健飲料、雙歧桿菌保健飲料、膳食纖維飲料、多糖飲料、多不飽和脂肪酸飲料、低聚糖飲料以及天然營養口服液等。

目前開發的有酶法生產低聚糖(低聚果糖、低聚半乳糖、大豆低聚糖)；基因工程生產乳酸菌類(乳酸桿菌、雙歧桿菌、德氏乳桿菌等)；發酵法生產細菌多糖(黃原膠、葡聚糖)及真菌多糖(云芝多糖、香菇多糖、靈芝多糖、獲薈糖等)等。

三、生物技術在玫瑰花加工中的應用

玫瑰花食品加工一般用香味很濃的香玫瑰來作為加工原料，而香玫瑰的數量卻很少，而且價錢也很高。造成成本比較高。而一般的觀賞玫瑰花卻沒有香味，所以將香玫瑰的產香基因，導入觀賞玫瑰花之中，使觀賞玫瑰也具有濃郁的香氣，從而增加玫瑰花飲料加工的原料。

另外，玫瑰花的紅色素是一種非常好的天然色素，但提取玫瑰花色素需很多的玫瑰花，從經濟上考慮是不劃算的。所以把玫瑰花產紅色素基因克隆到大腸桿菌中去，通過大腸桿菌的快速繁殖，發酵生產玫瑰花紅色素，這樣生產的周期短，收效快。

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