现代生物技术在食品产业中的应用

◆刘 泽

(长春职业技术学院食品与生物技术分院)

现代生物技术在食品产业中的应用

◆刘 泽

(长春职业技术学院食品与生物技术分院)

生物技术是应用自然科学和工程学的原理，依靠生物催化剂的作用，将生物物料进行加工以提供产品和为社会服务的技术。而现代生物技术也称生物工程，在分子生物学基础上建立的创建新的生物类型或新生物机能的实用技术，是现代生物科学和工程技术相结合的产物。

生物技术 食品 应用

生物技术起源于食品发酵，并首先在食品生产中得到应用，如传统的一些食物面包、奶酪、米酒、啤酒、葡萄酒、酱油等多种发酵食品的制作。随着生物技术的发展，现代生物技术在食品领域中的作用主要体现在四个方面。

一、改造、开发食品新资源和新品种

利用基因工程和细胞工程可改良动物的遗传性状，培育优良动物品种。应用基因工程技术生产某些畜用激素已投入批量生产，如增加产奶的重组激素rBTS。

在不增加饲料消耗的情况下，生长激素可提高奶牛产奶量i5%～20%和奶羊的平均产奶量8%～12%，并使猪每日增加15%左右，瘦肉比例也增大。通过转基因手段可使动物获得优良性状，目前生长速度快，抗病力强，肉质好的转基因兔、猪等已陆续问世。

基因工程和细胞工程技术在改良植物遗传性状、培育优良植物新品种方面发挥巨大作用。目前，具有抗虫能力的西红柿、烟草、马铃薯、可抗病毒感染的稻米和番茄、甘薯都已问世，有的已形成商品。利用基因工程可大大提高农作物品质，提高其食品价值，目前甜味蛋白已在马铃薯中获得成功表达;Reter.Rshewry通过转基因小麦控制一种谷蛋白亚基的数量和合成，大大改善了面粉的粘弹性;自身带咸味和奶味的适于加工膨化的玉米新品种已被成功培育，不饱和脂肪酸含量较高的油料作物及蛋白含量高的小麦已被应用于面包生产。

二、改善食品品质，开发新的食品

功能性保健食品的兴起与研究是食品工业的新发展、新课题。现代生物技术都可用于功能性食品的加工。例如，保健醋。我们都知道醋有保健功效。而对于其他类型、功效更完整的保健醋却开发不多。添加果汁、添加功能因子不失为一种好的开发思路。可供选择的功能因子很多，如氨基酸、维生素、低聚糖、有益菌、膳食纤维等，这些功能因子在各类保健食品中都得到了很好的利用，尤其是低聚糖最为成熟。低聚异麦芽糖在改善微生态环境、调整人体菌群结构方面的功效已为世界所公认，其与醋消灭病毒、抑制有害菌、排毒养颜的功效如出一辙。若将低聚异麦芽糖用于保健醋，将会使保健醋消毒抑菌、优化人体菌群、排毒养颜、提高免疫力的功效更加完善和明显。利用低聚异麦芽糖开发保健醋将使保健醋功能更加强大。

食用色素的使用是为了满足人们对食品感官品质的要求。天然食用色素是源于天然资源的色素，对人体无毒无害，主要特征为:呈自然色调;安全性高;由于有天然原料而来的风味而赋予附加价值;具有维生素活性，富含人体所需的营养物质;有些还对人体有医疗保健的作用。而微生物色素是从微生物中提取，不受资源、环境和空间的限制，具有植物色素和动物色素不可比拟的优越性，而且利用微生物发酵生产的色素种类丰富，如胡萝卜素、类胡萝卜素、番茄红素、虾青素、蓝色素、黑色素等，还易于工业化。

三、改变传统的食品加工工艺

生物技术在改变传统的食品加工工艺方面的应用主要体现在以下几个方面:用微生物发酵代替化学合成，由于化学合成产率低、周期长、并且合成产品中往往含诱变剂，因此人们逐渐转向于用微生物合成各种食品添加剂和生物活性物质，这些物质往往具有化学合成不可比拟的优越性。如用黏红酵母GLR513生产油脂，油脂含量高，不饱和脂肪酸含量也高;用微生物脂肪酸合成短链芳香酯不仅得到高质量天然产品，且条件温和、转化率高;用热带假丝酵母生产木糖醇，产量高，且无乙酸盐及化学提取残留物。

今后这方面有待开发的领域还有保鲜剂、香料香精、防腐剂、天然色素等。以现代发酵工程改造传统发酵食品，最典型的是用双酶法糖化工艺取代传统的酸法水解工艺，用于生产味精，可提高原料利用率10%左右;采用新的工艺，生产高果糖浆、菌蛋白，其产量和纯度都有很大提高。

四、利用生物技术进行食品分析及保鲜

生物保鲜技术在食品保鲜中的应用主要包括微生物菌体及其代谢产物的保鲜及生物天然提取物的保鲜两大方面。

首先，微生物菌体及其代谢产物具有良好的保鲜作用。此外，食品微生物可以通过基因工程技术改变遗传性状及功能特性，利用发酵工程技术使其产生具有生物保鲜功效的物质，可用于食品的保鲜。

其次，某些生物天然提取物:蜂胶、贝壳提取物、大蒜汁、姜汁、芦荟汁、微生物多糖、某些节肢动物的外壳中提取得到的壳聚糖等，均具有一定的杀菌、抑菌作用。如芦荟汁对大肠杆菌、变形杆菌、金黄色葡萄球菌有一定的抑制作用、玉米醇溶蛋白用于青椒、西红柿、香肠的涂膜保鲜，可有效延长所保鲜食品的货架期。

五、利用生物技术处理工业废水

废水生物处理是利用微生物的生命活动过程对废水中的污染物进行转移和转化，从而使废水得到净化的处理方法。

固定化微生物技术是生物工程领域中的一项新技术。进入20世纪80年代后，国内外开始应用这种具有独特优点的新技术来处理工业废水和分解难生物降解的有机物质，一些具有特异性的优势菌种不断得到改造或创造，将这些高效专性菌如脱色菌、脱氮、脱磷菌假单胞菌等进行固定化后，菌体密度提高，大大提高了处理效率，尤其是对难降解有毒物质有明显优势。王增长等人利用新研制的聚集—交联固定化细胞技术，将筛选的高效优势脱色菌种固定在活性污泥上，投加于“厌氧—好氧—生物滤池”工艺流程中，处理印染废水，结果表明，出水色度极低，处理后的水可回用。

生物强化处理技术，为了提高废水处理的效果，而向废水中投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因组合技术产生的高效菌种，以去除某一种或某一类有害物质。主要强化方法有:(1)高浓度活性污泥法，以高污泥浓度和长泥龄来促进对难分解物质的处理，加快反应速度。日本用该法处理难分解的聚乙烯醇和粪便污水取得显著效果。(2)生物——铁法，是在普通活性污泥中加入无机盐，多用铁盐，形成生物铁絮凝体活性污泥，具有高浓度活性污泥法的特点，主要用来提高除磷效果。(3)生物——活性炭法，综合利用微生物氧化能力和活性炭良好的吸附能力，使二者产生协同增效作用。在该系统中，每克活性炭去除1～3gCOD，分解废水毒性能力明显增强，同时提高脱氮水平。

生物反应器技术，是现代生物技术发展的一个主要方向。现代化的新型生物膜反应器，其共同特点是反应器内装有比表面大的载体，有利于微生物附着生长形成生物膜，供气或供给的其他反应条件优越，污染物具有充分的时间与微生物接触，有利于增强微生物的分解代谢能力。目前，2000m3的反应器已经问世。虽然其处理能力较低，造价较高，但其管理方便，运行费用低，所以欧美地区约有7%的污水处理厂采用该技术。

［1］刘东.食品生物技术.中国轻工业出版社，2009.

［2］汪薇，马浩，于立梅.生物技术在食品添加剂工业中的应用.食品工业科技，2011.330－334.

［3］李君嘉.生物技术在工业废水处理中的应用.现代科学与技术，1993，(3):13－16.