化學工程技術在食品工藝領域的應用

食品的生產加工過程中涉及眾多環節且充滿諸多挑戰，因此要為食品的生產提供強大的技術保障。在政府的積極扶持與市場需求的“雙重”驅動下，我國的食品加工生產正邁入一個迅速發展的黃金時期，這預示著它有潛力為食品安全以及農業的可持續發展帶來更大的貢獻。

1.食品工藝領域發展現狀

隨著我國經濟實力的逐漸增強以及民眾消費觀念的深刻轉變，食品工藝作為營造人們健康生活方式的主要方式，正越來越受到各界的關注。這一趨勢，不但充分反映人們對高品質生活追求的提高，同時也表明國家可持續發展戰略的深入落實。目前，食品產業初步形成規模，在我國的農產品領域覆蓋多個領域，分為七大類及二十九個子項目，充分展現我國農產品在結構多樣化以及綠色轉型上的成就。

2.化學工程技術在食品工業領域的應用價值

2.1 提高食品蛋白質含量

優質蛋白在人體必需的營養成分中發揮著極為重要的作用。雖然谷物一般情況下，含有15%至20%的蛋白質，然而其優質蛋白的比例卻相對較低。這主要是因為谷物種子中缺乏蛋氨酸與賴氨酸等關鍵氨基酸，嚴重限制蛋白質的有效合成。為解決這一問題，化學工程技術中的基因工程的出現為轉變這一現象提供新的方向，它將具有豐富蛋氨酸與賴氨酸特征的外源基因精準地轉移到谷物作物中，以逐步提高其蛋白質合成能力，從而進一步增加谷物中的總蛋白質以及優質蛋白質的含量，為人體提供更為充足的營養支持。

2.2 提高油脂含量

油脂作為日常飲食的重要組成部分，其成分構成需要嚴謹地考量。雖然單一不飽和脂肪酸是油脂的常見成分，但過量的攝入很可能對健康產生不利影響。例如，導致動脈硬化并增加心血管疾病的風險。因此，科學家們在化學工程領域借助基因重組技術探索新途徑，首先從合成酵母中準確提取出飽和脂肪酸生物合成的關鍵酶基因，然后利用基因克隆技術將這些珍貴的基因片段成功引入農作物中。

2.3 提高食品安全性

在食品加工領域中，保證產品的高質量及良好口感需要借助多種技術方式來延長保質期。其中，常見的方法包括添加防腐劑，然而過度使用某些添加劑，很可能會對健康構成威脅，甚至引發嚴重疾病如癌癥。為解決這一問題，化學工程技術在食品保鮮方面展現出獨特的優勢。它通過先進的微生物滅活技術，可以有效抑制食品中微生物的滋生，從而在不大量依賴化學添加劑的前提下，實現食品保質期的延長。

2.4 減少農藥殘留

生物化學技術作為現代農業科學的新型技術形式，正逐漸發展成為替代傳統化學農藥的新型綠色選擇。它主要利用生物體內的自然機制，或者經過基因修改的生物成分，采取更加精確且無害的方式抵抗病蟲害。以水稻種植為例，它借助基因工程方式，將Bt蛋白基因導入水稻植物，有效利用了生物之間相互作用的原理。當水稻植株受到害蟲攻擊時，害蟲在攝食水稻組織時同樣會吃入Bt蛋白，隨后這一蛋白在害蟲體內產生作用，干擾其正常的蛋白質合成與生理功能，進而有效抑制害蟲的生長，從而實現對水稻蟲害的綠色防治。這一技術的應用，不但效果明顯，同時也能很好地增強對環境的友好性。

3.化學工程技術在食品工業領域的應用途徑

3.1 固氮轉化技術運用

隨著時代的發展以及科技的進步，農業的生產方式也在不斷變化。在作物生長的過程中，營養的獲取意義重大。傳統上，農民主要依賴化學肥料如氮肥來提供植物所需的氮元素，以促進作物的生長并提高產量。然而，隨著人們對資源的深入認識，逐漸發現空氣中富含氮氣，如何有效地將空氣中的氮氣轉化為植物可直接吸收利用的氨態氮，成為人們熱議的新話題。它可以幫助人們在不依賴化學肥料的情況下滿足作物對氮的需求，從而提高農業的產量，進一步減少生產成本，同時也可以推動綠色農業的發展，保證農產品的品質，這與現代人對健康食品的追求不謀而合。

3.2 生物化學技術運用

新興的生物工程技術的運用背景下，許多細菌具備將空氣中的氮氣固定并轉化為植物可利用形式的能力。然而，一般情況下，這些細菌與特定植物形成共生關系。比如，只有少數作物如大豆可以與固氮菌建立良好的共生關系，而在廣泛種植的農作物中，極少有品種可以與固氮菌實現共生，它會嚴重限制氮的自然固定效果的廣泛應用。

隨著生物化學工程，特別是基因工程技術的迅猛發展，這一問題將逐漸得到改善。一方面，科研人員會運用DNA重組技術，對固氮菌中負責固氮的酶基因進行精確的修飾，以期提高其固氮的穩定性；另一方面，借助基因工程的處理方式，可以進一步擴大與固氮菌可以共生的作物范圍，打破原有的生物界限。伴隨著對固氮菌分子機制研究的不斷深入，未來將有更多種類的農作物，將可以直接利用空氣中的氮氣作為其氮源，明顯減少對化學肥料的依賴，實現農業生產的可持續發展。它不但代表著農業科學的重大突破，也是全球糧食安全與環境保護的重要推動力。

3.3 提高農作物病蟲害抵抗力

在推動食品產業蓬勃發展的眾多關鍵技術中，減少農藥的使用非常重要。從生物學者的視角來看，相關的研究人員可以進一步探索并實踐生態友好的害蟲控制方法。例如，促進天敵的自然繁殖，實施精準的誘殺機制，廣泛運用生物防治途徑，以逐步替代化學農藥等措施。提高農作物自身抵御病蟲害的能力便成為一個更直接且有效的解決方案。

其中，生物化學技術的運用，成為突破基因工程建設的新型技術形式，展現了巨大的應用潛能。它通過復雜的基因操作，幫助科學家們將自然界中或者人造的抗病蟲害基因精準地導入主要農作物，并賦予其天然的防御機制。

3.4 生物化學工程技術提高食品營養價值

3.4.1改善碳水化合物組成

果聚糖作為一種對人體有益的碳水化合物，其重要特點在于其分子結構由多個葡萄糖單元通過β-糖苷鍵緊密連接組成。由于人體內缺乏酶系來直接分解果聚糖，使這種物質在消化道內幾乎無法被吸收。然而，一旦它進入結腸，就會成為腸道微生物群落，特別是益生菌如雙歧桿菌的重要養分來源。它通過攝入含有豐富果聚糖的食物，可以使人體有選擇性地促進這些有益菌群的增殖，從而抑制與腫瘤風險相關的代謝產物的產生，充分展示出果聚糖在維持腸道健康以及預防疾病方面的積極貢獻。

此外，果聚糖作為一種可溶性健康碳水化合物，在自然界中的分布相對有限，大多數日常飲食中的含量較低，只有像菊芋等少數特定植物中富含這一成分。為擴大果聚糖的來源，提高其在人類飲食中的比重，現代生物化學以及基因工程技術發揮著重要作用，它可以實現對果聚糖生物合成途徑中關鍵酶1-SST及其編碼基因的精準分離鑒定。然后，通過先進的基因轉移技術，科學家們將這一技術運用到水稻、馬鈴薯、玉米與小麥等廣泛栽培的農作物中，以此通過基因改造，進一步提高這些作物中果聚糖的自然含量。一方面，豐富人們的飲食中果聚糖的來源；另一方面，也為開發新型功能性食品與促進公共健康開拓新的可能性。

3.4.2優化蛋白質組成

在分析人類膳食中蛋白質的重要來源時，植物性食物特別是谷物以及豆類中，這類營養物質發揮著關鍵作用。其中，谷物作為日常飲食的基礎，所含蛋白質的比例，一般情況下在10%到15%之間，可以為人體提供所需的重要氨基酸，而豆類則是更為豐盛的蛋白質來源，其種子中的蛋白質含量可高達約30%。不過，這兩種植物性蛋白質在營養價值上各有局限：谷物蛋白質缺乏賴氨酸，會影響整體的營養效果；而豆類則受限于蛋氨酸含量不足，會嚴重限制其營養的全面性。

為解決這些問題，現代生物學技術特別是基因工程的應用，為提高植物性蛋白質的營養成分結構提供了新思路。借助基因工程，研究人員可以直接調控并增強谷物與豆類中特定氨基酸的合成能力。一方面，可以通過調整作物內部的蛋白質合成遺傳路徑，使谷物在貯存性蛋白質中自然而然地積累更多的賴氨酸，同時在豆類中增加蛋氨酸的含量；另一方面，這種技術還允許科學家將來自其他生物體的高含量賴氨酸以及蛋氨酸的外源基因片段，選取并導入谷物或豆類作物中。

3.4.3提高油脂含量

在日常烹調中，植物脂肪會直接影響食品的口感和營養價值。雖然多不飽和脂肪酸對健康具有積極作用，但其熱穩定性不足，時常困擾著相關的研究人員。在加熱過程中，這類脂肪酸易于降解，從而影響油脂的使用效果，并可能生成有害物質。為解決這一難題，在工業領域中，一般情況下會采用氫化技術提高油脂的熔點。然而，雖然這一方法效果明顯，但它卻可能引入飽和脂肪酸，人體過量攝入這類物質很有可能會導致心血管疾病等健康問題，因此受到一定的限制。相對而言，單不飽和脂肪酸特別是油酸，既有益于健康，又具備良好的熱穩定性，逐漸成為更為理想的替代品。

借助現代生物化學技術的迅猛發展，研究人員發現，通過基因工程技術可以培育富含油酸的作物，它可以打破傳統油脂的嚴重限制，為市場提供更多種類且更健康的食用油。其次，長鏈不飽和脂肪酸如DHA（二十二碳六烯酸）與EPA（二十碳五烯酸），在人體中扮演著重要角色，可以保護神經系統的發育，同時對視力以及心血管健康也有很好的促進作用。為進一步提高植物油脂的營養價值，科研人員利用基因工程從酵母等生物中分離出與DHA、EPA及花生四烯酸等長鏈不飽和脂肪酸合成密切相關的酶，并成功克隆這些酶的編碼基因。接著，借助基因轉移技術，將這些基因準確地導入植物當中，從而促進植物在生長過程中合成，同時積累更多的長鏈不飽和脂肪酸，如DHA。這一技術的突破可以更好地豐富植物油脂的營養成分，還為開發功能性食品、提高公眾健康水平開拓新的前景。

結語

我國的食品行業長期面臨著生產力水平較低、生產規模受限、產品科技附加值不足以及國家資金投入不夠等一系列問題。為應對這些問題，食品行業亟需借助高新技術的推動力，以實現自身的轉型與進步，從而營造更為有利的發展環境。通過科學運用生物化學工程技術，并且結合高新科技對傳統食品加工方法、技術形式，不但可以明顯提高生產效率，還能激發行業的創新活力，促進新產品、新工藝的應用研發。

作者簡介

李培培（1990.06-），女，碩士，中級工程師；研究方向：化工工藝、檢測技術在食品生產領域的應用研究。