現(xiàn)代生物技術(shù)在食品工程中的應(yīng)用

□ 王擁政 劉靜雯 北大荒農(nóng)墾集團(tuán)有限公司

按照技術(shù)研究與應(yīng)用形式的不同，可將現(xiàn)代生物科學(xué)分為細(xì)胞工程、生物酶工程、蛋白質(zhì)工程及基因工程等幾種類型。現(xiàn)代生物科學(xué)在食品生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用形式不同，為保障食品安全，在技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，相關(guān)企業(yè)與科研單位應(yīng)在全面、深入認(rèn)識(shí)各項(xiàng)生物技術(shù)特征的基礎(chǔ)上，及時(shí)掌握前沿技術(shù)研究成果，為食品產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新化、多元化發(fā)展提供技術(shù)方面的支持。

1 現(xiàn)代生物技術(shù)在食品工程中的應(yīng)用

1.1 生物酶工程

在食品生產(chǎn)與加工過(guò)程中，運(yùn)用生物酶可有效提升食品的轉(zhuǎn)化速率，增強(qiáng)生產(chǎn)效率，如在果汁、速溶茶等飲品的生產(chǎn)中應(yīng)用生物酶，可提升產(chǎn)品的生產(chǎn)率。生物酶技術(shù)可應(yīng)用于產(chǎn)品外包裝、添加劑生產(chǎn)領(lǐng)域，應(yīng)大力推廣。以生物酶在調(diào)味產(chǎn)品生產(chǎn)中的應(yīng)用為例，通過(guò)合理添加啤酒復(fù)合酶，可有效改善食品的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)、提升食品口感和促進(jìn)腸胃消化等，對(duì)提高食品生產(chǎn)品質(zhì)有著重要作用。

1.2 基因工程

生物基因技術(shù)在食品領(lǐng)域的研究應(yīng)用不斷深化，在提升食品生產(chǎn)質(zhì)效、降低生產(chǎn)成本和延長(zhǎng)食品保存周期方面有顯著成效。生物基因技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)具體表現(xiàn)為3個(gè)方面：①控制食品生產(chǎn)與加工的成本。利用基因技術(shù)可不斷創(chuàng)新現(xiàn)有的食品生產(chǎn)模式，降低食品產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)原料、能源的損耗，同時(shí)，促進(jìn)食品生產(chǎn)種類的多元化開(kāi)發(fā)；②全面提升食品生產(chǎn)與加工的質(zhì)效。如在農(nóng)作物種植環(huán)節(jié)，部分生物酶會(huì)對(duì)作物生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制影響，通過(guò)基因工程改造可科學(xué)控制酶的含量，為作物的健康成長(zhǎng)提供保障。在養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)中，利用基因改造技術(shù)可對(duì)家豬不同階段的體重進(jìn)行控制，對(duì)于貫徹落實(shí)科學(xué)養(yǎng)殖目標(biāo)具有重要意義；③基因工程可使食品進(jìn)行有效的發(fā)酵反應(yīng)，提升發(fā)酵成效。食品受菌種類型的影響，產(chǎn)生的發(fā)酵反應(yīng)和需要的發(fā)酵周期存在差異。如醬油、酸奶在發(fā)酵的過(guò)程中需不同的生物菌種，為有效提升發(fā)酵效果，運(yùn)用基因技術(shù)對(duì)食品中酶的比例進(jìn)行控制，可提升產(chǎn)品的抗氧化性能，從而延長(zhǎng)食品的保存周期，增加食品風(fēng)味[1]。

1.3 蛋白質(zhì)工程

蛋白質(zhì)工程能改變生物原本的性狀，或基于原有蛋白質(zhì)基礎(chǔ)性質(zhì)生產(chǎn)具有新功能的新型蛋白質(zhì)產(chǎn)品，改善凝乳酶、纖維素酶等的使用性質(zhì)，為創(chuàng)新食品生產(chǎn)技術(shù)、推廣蛋白質(zhì)酶的使用和改善食品生產(chǎn)質(zhì)量等提供技術(shù)支持。

1.3.1 改善凝乳酶使用情況

凝乳酶作為凝結(jié)劑可有效提升干酪加工的品質(zhì)，在蛋白質(zhì)工程研究領(lǐng)域的應(yīng)用范圍較為廣泛。從實(shí)踐應(yīng)用形式來(lái)看，由于其他酶與動(dòng)物凝乳酶相比特異性低、凝結(jié)效果不佳、蛋白分解程度小，在使用非天然凝乳酶進(jìn)行干酪加工時(shí)，會(huì)導(dǎo)致口感不佳、產(chǎn)量下降等問(wèn)題，因此，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中受到技術(shù)限制。近幾年，蛋白質(zhì)生物技術(shù)在食品領(lǐng)域應(yīng)用研究的逐步創(chuàng)新，在凝乳酶結(jié)構(gòu)改善與酶的激活方面獲得了一定的實(shí)踐成果，可有效調(diào)整凝乳酶的性質(zhì)，在凝乳酶適用推廣方面有著積極意義[2]。

1.3.2 改善纖維素酶使用情況

在食品工程蛋白質(zhì)酶應(yīng)用研究中，纖維素酶可通過(guò)水解將纖維素轉(zhuǎn)換為單糖，然后經(jīng)發(fā)酵轉(zhuǎn)變成乙醇，能針對(duì)性控制食品生產(chǎn)污染問(wèn)題、促進(jìn)再生能源利用。纖維素酶屬于蛋白質(zhì)酶，利用蛋白質(zhì)工程原理、技術(shù)對(duì)酶的應(yīng)用情況與功能特性進(jìn)行研究，能為技術(shù)的推廣提供可靠的理論支持。現(xiàn)階段，蛋白質(zhì)酶的具體應(yīng)用方向包括3種，即對(duì)潛在活性中心氨基酸殘基進(jìn)行基因定點(diǎn)突變、體外分子定向進(jìn)化和動(dòng)力學(xué)分析定點(diǎn)突變酶[3]。

1.4 細(xì)胞工程

細(xì)胞工程是指在食品生產(chǎn)中，根據(jù)不同食品中生物細(xì)胞的遺傳與生產(chǎn)性能，對(duì)細(xì)胞進(jìn)行改造的技術(shù)應(yīng)用。現(xiàn)階段，食品細(xì)胞工程的主要技術(shù)形式包括細(xì)胞培養(yǎng)、移植及融合等[4]。

2 食品產(chǎn)業(yè)生物技術(shù)的具體應(yīng)用方向

2.1 食品加工

從食品加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形勢(shì)看，農(nóng)產(chǎn)品加工具有規(guī)模小、布局分散、粗放式加工為主等方面的特征。通過(guò)應(yīng)用生物技術(shù)，能改良糧油產(chǎn)品原料，使加工后的產(chǎn)品具備更高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，同時(shí)改造傳統(tǒng)的工藝技術(shù)，在控制生產(chǎn)環(huán)節(jié)原料成本的基礎(chǔ)上，利用創(chuàng)新技術(shù)優(yōu)化資源配置結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)糧油食品的深加工，從而促進(jìn)食品生產(chǎn)綜合效益價(jià)值的提升，為食品市場(chǎng)提供更多元化、安全性的產(chǎn)品。如在水稻種植基因改造工程中，將在玉米醇溶蛋白基因、馬鈴薯花粉賴氨酸蛋白基因等融入到水稻基因編碼中，增加水稻個(gè)體中賴氨酸、蘇氨酸等物質(zhì)的含量，從而提升農(nóng)作物的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，實(shí)現(xiàn)品

種優(yōu)化的目標(biāo)，從原材料基因改造的層面提升食品生產(chǎn)效益。

2.2 育種種植

原材料種植產(chǎn)業(yè)中，生物技術(shù)在育種工程中應(yīng)用較為廣泛，主要可分為細(xì)胞工程改進(jìn)與優(yōu)化生物體性狀2個(gè)方面。其中，基因改良是指通過(guò)對(duì)生物體原有基因工程的改良，提升作物的產(chǎn)量、品質(zhì)。如通過(guò)優(yōu)化作物的抗病、抗蟲(chóng)基因，從科學(xué)育種的角度出發(fā)，篩選良種進(jìn)行改造，增強(qiáng)作物對(duì)常見(jiàn)病蟲(chóng)害的抵抗能力，從而提升作物種植產(chǎn)量。此外，還可運(yùn)用生物技術(shù)促進(jìn)微生物快速繁殖，在糧食表面生成天然保護(hù)膜，保證糧食的存儲(chǔ)效果。

2.3 安全檢測(cè)

食品檢測(cè)是確保食品安全的關(guān)鍵技術(shù)，食品產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，在促進(jìn)食品種類不斷創(chuàng)新的同時(shí)，也使食品市場(chǎng)的經(jīng)營(yíng)管理風(fēng)險(xiǎn)更復(fù)雜。因此，食品檢測(cè)行業(yè)應(yīng)積極引進(jìn)現(xiàn)代技術(shù)，基于食品生產(chǎn)、加工和銷售等環(huán)節(jié)技術(shù)檢測(cè)要求的不同，逐步深化生物技術(shù)的應(yīng)用，深度排查安全隱患問(wèn)題，為食品產(chǎn)業(yè)的良性、健康、綠色發(fā)展提供助力。當(dāng)前，生物技術(shù)在不同種類食品質(zhì)量檢測(cè)領(lǐng)域的技術(shù)研究成果包括基因探針?lè)ā⑸镄酒龋赏ㄟ^(guò)DNA序列、生物組分等基因信息的分析，進(jìn)行食品質(zhì)量與安全檢測(cè)。

3 結(jié)語(yǔ)

生物技術(shù)在食品生產(chǎn)、加工與安全檢測(cè)等領(lǐng)域的多元化、深層次應(yīng)用，可有效提升食品原料的生產(chǎn)效益，實(shí)現(xiàn)改善生物基因、增強(qiáng)食品風(fēng)味與口感、促進(jìn)食品深加工發(fā)展和保障食品安全等方面的作用。在技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，相關(guān)企業(yè)與研究單位應(yīng)結(jié)合基因技術(shù)、蛋白質(zhì)技術(shù)、生物酶技術(shù)與細(xì)胞技術(shù)等不同工程技術(shù)的特點(diǎn)，對(duì)技術(shù)進(jìn)行深入開(kāi)發(fā)，與時(shí)俱進(jìn)，不斷創(chuàng)新，促進(jìn)食品產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。