現(xiàn)代生物技術(shù)在飲料生產(chǎn)加工中的應(yīng)用

丁帥

現(xiàn)代生物技術(shù)是當(dāng)前科技前沿，現(xiàn)代生物技術(shù)是建立在化學(xué)、生物、計算機(jī)等諸多學(xué)科的基礎(chǔ)上而衍生而來的一項綜合技術(shù)，并被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中。飲料行業(yè)是食品工業(yè)的支柱性產(chǎn)業(yè)之一，因此在飲料加工生產(chǎn)中，現(xiàn)代生物技術(shù)也得以廣泛運(yùn)用，例如：細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、基因工程以及酶工程等。當(dāng)前我國的飲料生產(chǎn)中仍存在著一些問題，而現(xiàn)代生物技術(shù)在飲料加工中的廣泛應(yīng)用，對于解決此類問題具有不可忽視的作用。

現(xiàn)代生物技術(shù)概述

細(xì)胞工程。細(xì)胞工程是現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展的載體與平臺，細(xì)胞工程的理論基礎(chǔ)是細(xì)胞生物學(xué)，細(xì)胞工程現(xiàn)階段的主要研究內(nèi)容包括動植物細(xì)胞與組織培養(yǎng)、細(xì)胞雜交（單克隆抗體）、胚胎工程（試管嬰兒）、細(xì)胞核移植（克隆動物）、染色體工程（多倍體育種）、轉(zhuǎn)基因生物（結(jié)合基因工程）、生物反應(yīng)器、組織工程等。

發(fā)酵工程。發(fā)酵工程主要是利用了微生物的代謝活動，運(yùn)用一些生物催化劑，從而制作出人們需要的產(chǎn)品如：酒類、調(diào)味劑、酸奶等。通過發(fā)酵技術(shù)獲得的發(fā)酵食品主要有以下三種特點(diǎn)：一是能夠按照人們的意愿改變其色澤、性狀、風(fēng)味；二是可以在一定程度上抑制一般病原菌與腐敗菌的生長；三是具有高于原產(chǎn)品的營養(yǎng)價值。

基因工程。基因工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的核心技術(shù)，基因工程與人工智能、納米工程并成為21世紀(jì)三大尖端科技，其的理論基礎(chǔ)是分子遺傳學(xué)，并以分子生物學(xué)與微生物學(xué)的方法作為操作手段，將來自不同個體的基因按照預(yù)先的設(shè)計，在體外構(gòu)建出雜種DNA分子，如何導(dǎo)入活細(xì)胞中，從而改變生物原有的遺傳性狀。

酶工程。酶工程又稱蛋白質(zhì)工程學(xué)，是指在實際運(yùn)用中有目的的設(shè)置一定的反應(yīng)器與反應(yīng)條件，利用酶的催化作用，在一定的條件下催化特定的化學(xué)反應(yīng)，從而生產(chǎn)出人類需要的產(chǎn)品或服務(wù)于其它方面的一門應(yīng)用技術(shù)。

除此之外，現(xiàn)代生物技術(shù)還包括蛋白質(zhì)工程、生物芯片技術(shù)與分子標(biāo)記技術(shù)，需要注意的是上述技術(shù)七項技術(shù)是互相滲透影響的。

我國飲料加工業(yè)所面臨的問題

汁用水果原料不足。我國的葡萄汁、柚汁和檸檬汁等主要依靠進(jìn)口來解決所需原料的不足；我國是濃縮蘋果汁的生產(chǎn)大國，即便如此，我國的高酸蘋果汁產(chǎn)品卻非常低；我國是橙子的原產(chǎn)地，橙子年產(chǎn)量較大，但大多數(shù)高質(zhì)量橙汁仍需依賴進(jìn)口。綜上，汁用水果原料的不足，制約了我國果汁類飲料的發(fā)展。

加工技術(shù)相對落后導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量良萎不齊。我國在飲料行業(yè)的加工技術(shù)相對落后，如超濾膜的應(yīng)用與保養(yǎng)、果漿酶的應(yīng)用、果汁的調(diào)配與標(biāo)準(zhǔn)化、原料的綜合利用等方面，與國際先進(jìn)技術(shù)相比仍存在差距，這就導(dǎo)致我國的飲料產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，造成飲料市場中國產(chǎn)飲料市場份額低于進(jìn)口飲料

現(xiàn)代生物技術(shù)在飲料加工中的具體應(yīng)用

細(xì)胞工程。細(xì)胞工程的研究基本單位是細(xì)胞，細(xì)胞工程主要利用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)相關(guān)知識，使細(xì)胞能夠按照人們的設(shè)計藍(lán)圖或者意愿改變某些生物特性，。例如食品添加劑與色素是飲料加工生產(chǎn)中必不可少的要素，可通過細(xì)胞組織培養(yǎng)與細(xì)胞雜交技術(shù)，即可生產(chǎn)出飲料所需的特定的食品添加劑以及各類色素，還可用于保健、運(yùn)動飲料的生產(chǎn)加工。

發(fā)酵工程。發(fā)酵技術(shù)作為酒精飲料、發(fā)酵型乳酸飲料等飲料在制作加工中的重要一環(huán)，其在飲料制造中具有不可或缺的地位。而發(fā)酵飲料則主要是借助微生物活動而制造出的種富有高營養(yǎng)價值并且具有獨(dú)特風(fēng)味與口感的飲料。發(fā)酵型乳酸飲料的類型有眾多，發(fā)酵技術(shù)的具體應(yīng)用主要如下：①發(fā)酵微生物：發(fā)酵微生物是發(fā)酵型飲料質(zhì)量的決定性因素，在飲料生產(chǎn)時，發(fā)酵劑菌種的選定要視產(chǎn)品品種而定，而現(xiàn)代生物技術(shù)的運(yùn)用則能夠根據(jù)飲料產(chǎn)品質(zhì)量要求為飲料的生產(chǎn)提供直觀的發(fā)酵劑品種，從而提升飲料的口感與質(zhì)量。②乳性發(fā)酵飲料：乳性發(fā)酵飲料是以牛乳、羊乳等哺乳類牲畜的乳汁作為原料， 充分運(yùn)用乳酸發(fā)酵技術(shù)，，經(jīng)過殺菌處理后與特定的微生物融合，通過這種方式制成的乳酸飲品稱為乳性發(fā)酵飲料。該種飲料含有半乳糖、乳糖、脂類以及蛋白質(zhì)等多種營養(yǎng)物質(zhì)，因此其營養(yǎng)價值要比普通的飲料高，而且有利于維持腸道內(nèi)菌群平衡與腸道消化。③植物蛋白發(fā)酵飲料：不同于乳性發(fā)酵飲料，植物蛋白發(fā)酵飲料的原材是是各種核果類和高蛋白的植物種子，將上述原材需接種乳酸菌，經(jīng)乳酸發(fā)酵從而產(chǎn)生一種類似酸牛乳的飲品。發(fā)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(yōu)點(diǎn)。④乳酸發(fā)酵果蔬汁：該種飲料結(jié)合了果蔬汁與乳酸發(fā)酵的雙重優(yōu)點(diǎn)，使二者的風(fēng)味渾然一體，形成一種優(yōu)于原果蔬汁的獨(dú)特風(fēng)味，接種發(fā)酵后的果蔬汁在營養(yǎng)成分上也相對有所提高。⑤格瓦斯：格瓦斯是一種不完全的乳酸發(fā)酵和酒精發(fā)酵產(chǎn)品，酒精含量較低，其主要以淀粉類糧食作物為原料，在制作過程中，淀粉原料在酵母和乳酸菌的發(fā)酵作用下，形成一種具有多種有益功能的清涼飲料。

基因工程。基因工程的特性，運(yùn)用在飲料加工制造中可以起到以下三點(diǎn)作用：①優(yōu)化改良飲品原料：例如，利用基因工程生產(chǎn)出牛生長激素，并將其注射入母牛體內(nèi)，便可以在不影響牛奶質(zhì)量的情況下提高其產(chǎn)量；②改善乳類飲料加工制造工藝：此類飲料含有豐富的蛋白質(zhì)，若在加工生產(chǎn)中運(yùn)用基因工程技術(shù)，增加K-酪蛋白的編碼基因的置換與拷貝，就可以提高其磷酸化，從而提高乳類飲料的熱穩(wěn)定性，有利于含乳飲料的加工生產(chǎn)；③為飲料發(fā)酵生產(chǎn)提供多樣化的生產(chǎn)菌種：經(jīng)基因工程改良后的菌種，不僅可以提高產(chǎn)品的產(chǎn)量，而且可以優(yōu)化產(chǎn)品的口感，簡化添加劑的提取方式。

酶工程。酶是一種高效催化劑，酶工程具體包括酶固定化、細(xì)胞固定化、酶修復(fù)改造與酶反應(yīng)設(shè)計，酶工程在運(yùn)用于飲料生產(chǎn)中時，可以發(fā)揮的作用有：①用固定化啤酒酵母提高生產(chǎn)效率。目前在啤酒生產(chǎn)的固定化酵母主要通過包理法所制造，該技術(shù)主要是選用海藻酸鈣、DEAE纖維素等材料，來將被包埋在基質(zhì)材料中的啤酒酵母固化，從而起到提高生產(chǎn)效率，改進(jìn)生產(chǎn)工藝的作用。②用酶法改進(jìn)酒精飲料制造周期。運(yùn)用酶法可降低丁二酮的含量，丁二酮在啤酒生產(chǎn)的含量多少將決定這啤酒的成熟與否，運(yùn)用酶法降低其含量則可以促進(jìn)啤酒成熟，優(yōu)化改進(jìn)酒精飲料的發(fā)酵周期。③運(yùn)用β—葡聚糖酶加酒精飲料的泡持性。泡持性是衡量啤酒等酒精飲料質(zhì)量的重要指標(biāo)，β-葡聚糖酶是半纖維素的組成部分，β-葡聚糖酶可以降低麥汁粘度，改善麥汁清亮度，同時可對β-葡聚糖進(jìn)行充分降解，保證其糖化和發(fā)酵的正常進(jìn)行，從而提高酒精飲料的泡持性。

綜上所述，現(xiàn)代生物技術(shù)在飲料加工制造中具有十分廣闊的應(yīng)用前景。文章中只針對細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、基因工程、酶工程四種常用的現(xiàn)代生物技術(shù)在飲料加工中的實際應(yīng)用進(jìn)行了探究，現(xiàn)代生物技術(shù)應(yīng)用到飲料加工生產(chǎn)中取得了顯著效果，筆者認(rèn)為，為了進(jìn)一步提升我國飲料加工技術(shù)，仍需要加大對現(xiàn)代生物技術(shù)的研究程度，開發(fā)出更加先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，不僅在加工環(huán)節(jié)中優(yōu)化生產(chǎn)工藝，還可以在原材上提升質(zhì)量，從而促進(jìn)我國飲料行業(yè)的快速發(fā)展。