现代生物技术在食品工程中的应用探析

陈今朝 华晓曼

目前，现代生物技术已经在食品研发、生产、加工、保鲜、包装、检测等环节发挥了重要作用，既有助于提高食品的品质、口感、营养价值，也可以解决食品加工过程中的某些技术难题。在未来，随着生物技术的不断发展，其与食品工程的结合将更加紧密，为食品产业带来更多的创新和突破。基于此，本文围绕现代生物技术在食品工程中的应用意义与原则进行了探析，以期能够为现代生物技术在食品工程中的有效应用提供有价值的参考。

一、现代生物技术在

食品工程中的应用意义与原则

1.意义。随着科技的飞速发展，现代生物技术在食品工程中的应用越来越广泛，具体来看，将现代生物技术应用于食品工程中主要有以下五方面的作用：

一是提高食品生产效率。例如，通过基因工程、细胞培养等技术，可以大量生产具有特定功能的食品成分，包括酶、蛋白质等，不仅可以降低生产成本，还可以提高生产效率，满足人们对食品日益增长的需求。二是改善食品质量。例如，通过基因编辑技术，可以消除食品中的有害物质，提高食品的安全性；通过发酵技术，可以生产出具有特定口感和风味的食品，提高食品品质。三是优化食品营养成分。例如，通过基因工程和发酵技术，可以生产出富含特定营养成分的食品，如富含益生菌的酸奶、富含ω-3脂肪酸的鱼类等。四是实现绿色生产。例如，通过基因工程和生物催化技术，可以营造环境友好型的食品生产过程，减少污染物排放，保护生态环境。五是促进食品产业创新。例如，通过生物信息学和大数据技术，可以对食品成分进行深度分析，发现新的功能和营养价值；通过组织工程和3D打印技术，可以实现对食品的个性化定制，满足不同人群的需求。

2.原則。在应用生物技术的过程中，食品企业需要遵循一定的原则，以确保技术的可持续发展性和安全性。

一是安全性原则。在食品工程中应用现代生物技术时，安全性是首要的考虑因素。食品企业需要确保所使用的技术、方法和设备不会对食品安全造成影响，不会产生有害物质或引入新的过敏原。二是功能性原则。将现代生物技术应用于食品工程中应以功能性为导向，食品企业需要关注该技术能否改善食品的营养成分、口感和品质，提高食品的功能性，如果达不到上述效果应该弃用该技术。三是环保性原则。在食品工程中应用现代生物技术时应遵循环保原则，食品企业需要关注该技术对环境的影响，尽量选择环境友好型的生产方法。四是个性化原则。在食品工程中应用现代生物技术时应关注个性化原则，根据消费者的需求和喜好，生产出具有特定营养成分和口感的食品。五是可追溯性原则。在食品工程中应用现代生物技术时应确保技术的可追溯性，这就需要食品企业建立一套完整的技术和质量管理体系，确保食品生产过程可以被追踪和溯源，从而提高消费者对食品的信任，保障食品安全。

二、现代生物技术在食品工程中的具体应用

1.食品加工过程中的酶工程。在食品加工过程中，酶工程被广泛应用，以提高食品加工效率，改善食品的口感、品质和营养价值。酶制剂是一种生物催化剂，由活细胞产生，可以加速食品生产过程中的化学反应，在食品加工过程中，酶制剂可以替代部分传统工艺，起到简化生产流程、降低生产成本的作用，同时还可以提高食品的营养价值，使食品更加健康、美味。例如，在面包生产中添加酶制剂，可以提高面团发酵的速度和质量，使面团更加松软，口感更佳；提高面团的稳定性，使面包在烘焙过程中不易变形。在肉类加工中使用蛋白酶可以提高肉类的嫩度和口感，这是因为蛋白酶能分解肉类中的蛋白质，使肉质变得更加鲜嫩，易于消化，此外还可以提高肉类的出品率，减少浪费，降低生产成本。酶工程在食品加工的其他领域也都有广泛应用。例如，在乳制品生产中，乳糖酶可以分解乳糖，生产出低乳糖或无乳糖产品，以满足乳糖不耐受消费者的需求；在果汁生产中，果胶酶可以提高果汁的出汁率和澄清度，使果汁更加清澈、美味。

2.食品保鲜技术。随着生活节奏的加快和消费者对食品口感、营养和安全性的要求越来越高，食品保鲜技术受到重视。生物工程技术作为一种绿色、可持续的保鲜方法，已经逐渐成为食品工业的研究热点。通过利用生物工程技术，可以开发出一些具有抗菌、抗氧化、延长保质期等功能的保鲜剂，为食品保鲜提供新的解决方案。一是可以利用微生物发酵产生的抗菌物质进行保鲜。例如，乳酸菌发酵产生的乳酸具有抗菌和延长食品保质期的作用，可以抑制食品中有害微生物的生长，减少食品腐败变质的可能，还可以提升食品的营养价值和口感，使食品更加美味可口。二是利用生物工程技术制备抗氧化剂进行保鲜。抗氧化剂可以清除食品中的自由基，减缓食品氧化变质的进程，如茶多酚、葡萄籽提取物等，可以有效延缓食品的氧化过程，延长食品的保质期。三是利用生物工程技术开发具有防腐功能的保鲜剂。例如，利用基因工程技术生产具有防腐功能的蛋白质并将其添加到食品中，可以有效抑制食品中有害微生物的生长，防止食品腐败变质。四是利用生物工程技术制备保鲜膜。生物降解膜是一种新型的食品保鲜材料，具有良好的抗菌、阻氧和阻水性能，通过生物工程技术可以制备出具有不同性能的保鲜膜，以满足不同食品的保鲜需求。

3.食品营养强化。随着生活水平的提高，人们对食品的要求不仅局限于美味，更注重食品的营养价值。为了满足消费者的营养需求，食品营养强化成为一个重要的研究方向。生物工程技术作为一种绿色、可持续的食品生产方法，已经在食品营养强化领域取得了显著成果。一是可以用于生产富含特定营养成分的转基因食品。通过基因工程技术，可以改变食品中特定营养成分的含量，以满足消费者的营养需求。例如，通过基因工程技术生产富含ω-3脂肪酸的转基因大豆，帮助消费者摄取更多的健康脂肪酸。二是利用生物工程技术制备营养补充剂。利用生物工程技术可以生产出具有特定功能的蛋白质或多肽，将其作为营养补充剂添加到食品中可以提高食品的营养价值。例如，利用基因工程技术生产富含人体必需氨基酸的蛋白质，将其作为营养补充剂添加到面包、面条等食品中，可以提高食品的营养价值。三是利用生物工程技术可以提高食品的消化吸收率。通过生物工程技术，可以改变食品的分子结构，提高食品中营养成分的消化吸收率。例如，利用蛋白酶工程技术生产易被人体消化吸收的蛋白质，可以帮助消费者更好地摄取食品中的营养成分。

4.食品安全检测。隨着食品种类的丰富和食品产业链的全球化，食品安全问题日益受到重视，保障食品安全成为食品生产、加工、销售、消费各个环节中的重要任务。生物工程技术作为一种绿色、可持续的检测方法，已经在食品安全检测领域取得了显著成果。一是开发酶联免疫吸附法等快速检测方法。利用生物工程技术可以制备出特异性强、灵敏度高的抗体或抗原，用于检测食品中的病原微生物、过敏原、残留农药等有害物质。例如，酶联免疫吸附法（ELISA）是一种常用的食品安全检测方法，可以快速、准确地检测食品中的病原微生物、过敏原、残留农药等有害物质，以保障食品安全。二是制备高灵敏度的生物传感器。生物传感器是一种将生物学反应转换为可检测信号的装置，具有灵敏度高、快速响应等特点。通过生物工程技术，可以制备出针对特定目标物质的生物传感器，检测食品中的有害物质。例如，利用基因工程技术制备的荧光生物传感器，可以实时、快速地检测食品中的病原微生物和过敏原。三是开发高通量检测方法。生物工程技术可以应用于对高通量检测方法的研究，提高食品安全检测的效率。例如，利用基因芯片技术检测食品中的多种有害物质，可以同时对多种目标物质进行检测，以提高检测的速度和准确性。四是制备纳米材料检测器。纳米材料具有高比表面积、高活性等优点，可以作为食品安全检测中的检测器，通过生物工程技术，可以制备出具有特定功能的纳米材料检测器，用于检测食品中的有害物质。例如，利用基因工程技术制备的纳米金颗粒检测器，可以用于检测食品中的病原微生物和残留农药。

5.食品添加剂的开发。通过利用生物工程技术，可以开发出一些性能优良、安全可靠的食品添加剂，以改善食品的口感、品质和外观。一是利用微生物发酵生产天然色素。天然色素具有安全性高、稳定性好等特点，通过生物工程技术，可以利用微生物发酵生产出各种颜色的天然色素，例如，红曲红、胡萝卜素等。二是开发功能性食品添加剂。生物工程技术可以制备出具有特定功能的蛋白质或多肽，将其作为功能性食品添加剂添加到食品中可以提高食品的营养价值。例如，利用基因工程技术生产出的具有降血压、降血脂等功能的多肽，可以作为功能性食品添加剂添加到饮料、糕点等食品中。三是制备高稳定性的食品添加剂。生物工程技术可以提高食品添加剂的稳定性和抗氧化性，延长食品的保质期。例如，利用酶工程技术制备具有高稳定性的乳化剂，可以提高食品的稳定性和口感。四是开发绿色环保的食品添加剂。生物工程技术可以应用于绿色环保食品添加剂的研究和开发中，减少食品添加剂对环境的影响。例如，利用微生物发酵生产可生物降解的食品添加剂，以降低食品添加剂对环境的污染。

总之，现代生物技术在食品工程中的应用不仅可以提高食品的生产效率和质量，还可以改善食品的营养成分和口感，实现绿色生产，促进食品产业创新。因此，我们应该加大对现代生物技术的投入和研发，推动食品工程的可持续发展。同时，充分遵循安全性、功能性、环保、个性化和可追溯性等基本原则，确保生物技术在食品工程中的可持续发展和安全性。

作者简介：陈今朝（1990-），男，汉族，浙江绍兴人，中级工程师，硕士研究生，研究方向为功能性食品开发。

华晓曼（1989-），女，汉族，吉林吉林人，中级工程师，硕士研究生，研究方向为有效成分提取分析。