生物技术在食品质量中的作用

王磊+曾善荣++付泽建

摘 要：发展生物技术已被许多国家列入国策。基因重组技术等遗传工程的兴起和发展为生物技术的应用与发展带来了革命性的变革。生物技术可在解决当今世界社会发展重大问题如粮食短缺、资源枯竭与生态环境恶化等方面发挥积极作用。食品质量领域的生物技术不仅用来制造某些具有特殊风味的食品，而且，越来越多地被用来改进食品加工工艺和提供新的食品资源，生物技术必将使食品质量的发展取得突破性进展。

关键词：生物技术；食品质量；应用；

一、 概述

对食品质量而言，生物技术就是应用生物程序、生产细胞或其代谢物质来制造食品，改进传统生产过程以提高人类生活质量的科学技术。生物技术很早就被应用于食品加工。传统的食品生物技术侧重于对生物体的利用，比如啤酒业对啤酒酵母、糖化酶的利用，而现代食品生物技术侧重于对改造后的生物体的利用，即是以生命科学为基础，利用生物体的特性和功能，设计构建具有预期性状的新物种和新品系，再与工程原理相结合进行配套加工生产，为社会提供商品和服务的一个综合性体系。

二、 生物技术在食品质量中的作用

1. 基因工程技术的应用

基因工程又称 DNA重组技术 ，是指按人的意志 ，将某一生物体 （供体）的遗传信息在体外经人工与载体相接 （重组） ，构成重组 DNA分子 ，然后转入另一生物体 （受体）细胞中 ，使被引进的外源 DNA片段在后者内部得以表达和遗传 .将这项技术应用于动植物或微生物上即产生基因工程食品。

近年来 ，国内外的食品科学家和生物学家已开始注重研究开发改善食品功能的新品种 .如开发不含产生豆腥味的酶（无脂氧化酶）的大豆 ；在肠内不会产生气体的碳水化合物以及结晶胰蛋白酶的活性阻碍物质的大豆新品种。通过基因工程还可以改变酶的性质 ，生产食品结构改良剂。另外 ，通过遗传的修饰技术 ，可将脂酶基因导入受体而强化其分解脂肪的能力 ，从而可加工低脂和低胆固醇的食品 ，如奶酶、油、脂肪牛奶等 .利用基因工程技术培育出新的酿酒酵母菌株 ，用以改进传统的酿酒工艺 ，并使之多样化 .目前 ，已成功地选育出分解β—葡聚糖和分解糊精的啤酒酵母菌株、杀啤酒酵母菌株 ，提高生香物质含量的啤酒酵母菌株 .基因工程技术应用于氨基酸的生产已取得较大成绩 ，迄今为止 ，世界上已克隆和表达了十几种氨基酸的基因 ，已有 5种用重组技术生产的氨基酸达到工业化水平 ，它们为苏氨酸 （ 60 g/ L ）、组氨酸 （ 42 g/ L ）、脯氨酸 （75 g/ L ）、氨酸 （40 g/ L ）和苯丙氨酸 （60 g/ L ） ，我国谷氨酸等氨基酸已投入工业化生产 .目前 ，天然食品防腐剂的研究开发成为当前国际食品界中一个研究热点 ，它们也可利用基因工程技术进行异种大量生产。

此外 ，基因工程技术还可用于食品质量中新型蛋白质、细胞蛋白、生素、制剂、生物多糖、粉糖的生产 .并且基因工程技术还可以和食品卫生分析检测结合 ，采用核酸探针和单克隆抗体法检查 ，敏感性高 ，大大提高食品卫检准确性和实用性。

目前转基因食品涉及的领域主要有：改善粮油食品的产量、食品品质和加工功能特性，延长果蔬产品的储藏期，提高农作物的抗病虫害性能，改善动物性食品的成分比例和食用品质，改善发酵食品的风味和品质、提高产量等。

2. 酶技术的应用

酶是细胞原生质合成的一类具有高度催化活性的特殊蛋白质，是生物催化剂。酶普遍存在于动、植物和微生物中，将酶从生物组织或细胞以及发酵液中提取出来，加工成具有一定纯度标准的生化制品，称为酶制剂。

近年来在果蔬加工上，还开发出酶浸渍法处理果蔬以改变表面及内部组织的特性，增加风味及其它感官香味及口感。现在此技术已广泛应用于柑桔的去皮、去苦及保持桃子的硬度等，所生产的产品有更好的新鲜度和组织外观。目前欧美各地的食品厂已使用此技术制造罐头类食品、玻璃瓶装制品及新鲜冷藏水果。

现代水果汁加工技术（AFP技术）在 80年代开发的新一代果浆处理酶制剂，用于生产澄清汁，不仅用于贮藏过的难榨汁的水果，还可用于新鲜水果的加工 ，并形成了新的工艺，即所谓“最佳果浆酶解工艺”（OME工艺），其优点是明显提高榨汁率 ，分别为鲜果 （8/9月）5%～6 %，贮藏水果 （10月起）15%～ 18%，使压榨机生产能力提高 30%～ 100%，果渣量减少 30%～50%。

AFP技术采用了全果液化工艺，大大提高了生产能力，如一次榨汁进行液化，BucherHP 5000压榨机的能力几乎可达原来的 3倍，汁液可溶性固形物的利用率可达 100 %，出汁率达 92 %～ 95%（体积比 ），果渣体积最多只有原料体积的 2 %～ 5%，且可以转为纤维物质用于疗效食品，减少了果汁工厂废物来源，缩短压榨时间，降低了能耗，而且还可以明显提高液化终点的可溶性固形物含量和含酸量 （生成半乳糖醛酸 ），改善果汁口感。

3. 生物传感器和生物反应器的应用

生物传感器是利用生命物质如酶、抗体等作敏感材料，与电子技术相结合，通过换能器件构成自动化分析系统，用以从多种化合物的复杂样品中选样地测定某一特定成分。其特点是精确、快速、灵敏。其方法包括核酸探针、聚合酶链反应、免疫分析等，在食品上应用于成分分析、病菌毒素检测、残留农药检测等品质管理。

模拟生命过程的生物反应器在生产酶制剂和发酵产品中应用广泛。生物反应器如同一根能进行生物体内反应的大试管，将生物细胞或酶等加入其中，设置一定的环境条件，使之发生某些生化反应而大量产生我们所需的产物。生物反应器较之发酵器有着生化反应简单明确，可控程度高，生物性材料可重复使用的特点。

4. 细胞工程在食品质量中的应用

细胞工程就是应用细胞生物学方法 ，按照人们预定的设计 ，有计划地保存、变和创造遗传物质的技术 .近年来细胞工程的开发和应用主要集中在细胞杂交 ，快速无性繁殖和细胞育种等方面 .利用细胞杂交和细胞培养可生产独特的食品香味和风味的添加剂 ，如香草素、可香素、蘿风味剂以及高级的天然色素 .细胞工程技术应用于食品质量是随着细胞培养和细胞融合技术的发展而发展起来的 .在细胞培养方面最典型的例子是人参细胞培养成功 ，还有香料与色素的生产 .

当今 ，白酒、酒、类等食品发酵行业以使用酵母为主 ，曲菌也适于酒类和酱油生产 .这些行业的微生物育种目标是培养出耐乙醇酵母、盐酵母、高糖酵母、泡酵母、温酵母及谷酰胺酶与蛋白质分解酶活性高的曲菌 .具有重要意义的成就是嗜杀其它菌类活性的嗜杀酵母新菌株的培育成功 ，日本协和发酵公司已完全使用嗜杀性葡萄酒酵母配制新酒 ，目前 ，正研究运用细胞融合技术取得其它菌株 ，应用于食品发酵工业之中.总之细胞工程在新技术革命的浪潮中对食品质量革新方面有着很大的潜力 .

5. 微生物发酵技术的应用

应用微生物发酵方法生产的发酵产品，有传统的酿制品、还有酒精、有机酸、氨基酸、单细胞蛋白等。发酵工程是利用微生物的特殊功能生产有用的物质，或直接将微生物应用于工业生产的一种技术体系。这项现代技术包括菌种选育、菌种生产、代谢产物的发酵、以及微生物的利用技术。利用发酵工程技术所取得的成就涉及到新食品配料，食品加工的催化剂，饮料稳定剂，氨基酸及其衍生物制造，以及废弃物利用和食品品质的检测等。