淺談食品生物技術的應用

楊柳情

摘要：生物技術是本世紀高新技術革命中的核心內容，生物技術也有著巨大的經濟效益和潛在的生產力。現在食品工程的發展與生物技術的結合越來越密切。本文對食品生物技術的應用進行了探討分析。

關鍵詞：食品工程；現代生物技術；基因工程

引言：

生物技術是以生命科學為基礎，利用生物機體和生物系統創造新的物種，通過與工程原理結合加工生產生物制品的綜合性的科學技術；現代生物技術主要包括了基因工程、細胞工程、酶工程、蛋白質工程和發酵工程等領域。本文主要從基因工程、細胞工程、酶工程等現代生物技術在食品發酵業的應用進行闡述。

一、基因工程在食品中的應用

最近這些年以來，基因工程取得了突飛猛進的發展，開拓出越來越廣闊的發展空間。在生物學方面，基因工程應用非常廣泛，同樣，在食品工程方面，基因工程的應用范圍也逐漸在擴大。尤其是近幾年來，轉基因技術得到了非常廣泛的應用，由于轉基因食品的出現，人們更加關注食品的安全問題。實際上，這僅僅是基因工程在食品生產方面的一個應用。除此之外，基因工程在動物性食品的開發過程中也發揮著不容小覷的作用。基因工程是采用類似于工程設計的方案，將具有遺傳性目的的基因按照人類的特殊需要，在離體的條件下進行剪切、組合拼接，再將這種人工重組的基因通過載體導入到受體細胞中進行無性繁殖，從而使目的基因在細胞受體中高速轉錄，生成人類需要的產品或者新的生物類型。它是現代生物技術的核心內容。

優良菌株的獲取是發酵工業的關鍵所在，通常的方法是誘變、雜交以及原生質體融合等，現在可以利用基因工程的技術與之相結合，進行生產菌種的改造，達到高產和高質的效果。下面介紹一下基因工程在食品發酵中應用的幾個例子。

1改良面包酵母菌的性能。最早采用基因工程改造的食品微生物，把優良酶基因轉入面包酵母茵中產生的面包酵母菌比普通的面包酵母菌具有更高的麥芽糖透性酶以及更高的麥芽糖含量。在面包生產的過程中，能夠產生更多的二氧化碳，從而使得面包膨潤松軟可口。

2改良釀酒酵母菌的性能。在釀酒工藝中，同樣能夠使用基因工程的技術。利用基因工程技術可以培育出新的釀酒酵母菌株，它可以使傳統的釀酒工藝得到改進，并且產生多樣化。通過基因工程技術的使用，把大麥中的淀粉酶基因導入到啤酒酵母中，便可以直接通過淀粉發酵，這樣使得聲場流程縮短，工序得到簡化，改進了啤酒的生產工藝。目前，已成功地選育出分解糊精和分解β-葡聚糖的嗜殺啤酒酵母菌株、啤酒酵母菌株和促使生香物質含量提高的啤酒酵母菌株。

3改良乳酸茵發酵劑的性能。乳酸菌在代謝的過程中會產生乳酸，同時降低發酵產品的PH值。它的基因表達系統包括受控表達和組成型表達兩種，其中的受控表達系統包括Nisin誘導系統、糖誘導系統、噬菌體衍生系統和PH誘導系統。研究發現乳酸菌的基因突變有兩種方法：第一種方法涉及可獨立復制（同源或異源的）的轉座子，第二種方法是通過克隆的基因片段和染色體上同源部位的重組整合獲得。基因工程的使用使得乳酸菌發酵劑具備優良的發酵能力，產雙乙酰能力、胞外多糖的穩定形成能力、蛋白水解能力，有較強的抗雜菌和抗病原菌的能力。

二、細胞工程技術在食品發酵生產中的應用

出現于二十世紀七十年代末的細胞工程技術是生物工程技術的主要組成之一，是在細胞的水平上對細胞的遺傳特性的進行更改，或者是利用大規模細胞培養，從而攝取人類所需要的物質的一種技術，能夠滿足人類在生產中對某些稀少細胞的需要，從來達到獲取新細胞的目的。細胞培養、融合以及新城代謝物的形成等是主要的細胞工程技術。其中細胞融合是在誘導劑或者催融劑的作用下，讓多個異源細胞或原生質體互相接觸，使得這些細胞或原生質體發生隔膜融合、胞質融合以及和融合合并，最終形成雜種細胞的技術。它是一種對微生物發酵菌種改良的最佳途徑，能夠用來改良微生物菌種的特性，使得目的產物的產量能夠提高，合成新的所需產物等。將細胞工程與基因工程相結合在一起，使得對遺傳物質進一步的修飾提供了多樣的可能性。當前，酵母、霉菌、細菌、放線菌等多種微生物的種間乃至屬間，都已成為微生物細胞融合的對象和目標。培育出的新菌種能夠應用到更廣泛的領域。

三、酶工程技術在食品發酵生產中的應用

酶具有高效催化、高度的專一性和高度的受控性的作用，它是活細胞在代謝過程中產生的一種特殊生物催化劑。酶工程也是現代生物技術的一個重要組成部分，酶工程也稱作酶反應技術，是在生物反應器內利用生物酶進行催化，使得某些物質能夠定向地轉化的一種工藝技術。酶工程包括了酶研制和酶生產、酶分子的改造、酶和細胞或者細胞器的固定化技術以及生物傳感器等。它在食品發酵生產中主要用于兩個方面，一方面是通過酶技術處理完發酵原料之后，有利于發酵過程的進行。另一方面是用酶將菌種的代謝產物進行處理，不斷可以縮短發酵的過程，而且可以促使發酵風味的形成。

四、免疫技術在食品檢測中的應用

免疫檢測是目前生物學檢測方法中用途最廣泛的一種方法，具有特異性強、靈敏度高、方便快捷、分析容量大、檢測成本低等特點，尤其對于食品檢測非常敏感，通常會用在蛋白質結構分析中。目前最常用的免疫學檢測技術中，酶聯免疫吸附試驗（ELISA）在食品檢測方面已得到普及。ELISA是將特異的抗體標記上酶制成酶標抗體酶標抗體既具有抗原抗體反應的特性，又具有酶的底物催化特性，它與相應的抗原結合后，加上相應的底物，根據底物顯色的深淺對抗原做出定性或定量的判斷。例如用該法檢測轉基因玉米所加工的食品中Cry1A（b）蛋白便是成功的案例。由于酶既有很高的催化效率，可極大的放大反應效果，從而使測定達到很高的靈敏度和穩定性。不過在應用中ELISA分析法也有一定的局限性，在被檢測樣品的蛋白濃度較低時可能會出現陰性，因此，ELISA分析法一般用于對鮮活組織的檢測和對接受基因工程改造生物體的初步檢測。

總結：

現代生物技術應用到食品發酵的生產中，可以使發酵劑的性能提高，發酵周期縮短，發酵制品種類更豐富。將生物技術正確地應用到食品發酵中，不僅使提高產品的檔次得到提高、增加發酵產品的附加值，還能夠生產出滿足不同消費者需求的多樣性保健品，而且促進了食品加工業的快速發展。生化技術持續發展和不斷地完善，在今后食品發酵工業中會研發出更多新奇多樣、物美價廉的新型健康食品，生物技術不僅在食品發酵工業中普遍地應用，應用領域也會愈加廣泛。

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