微生物工程在保健食品開發(fā)中的應(yīng)用.doc

本文檔系作者精心整理編輯，實用價值高。微生物工程在保健食品開發(fā)中的應(yīng)用;摘要:通過現(xiàn)代工技術(shù)手段,由微生物的某種特定功能,可以生產(chǎn)出人類所需要的保健產(chǎn)品。介紹了微生物工程在乳酸菌及其發(fā)酵制品:膳食纖維、活性多糖、氨基酸、維生素、核苷酸、酶制劑、紅曲米、糖醇、多不飽和脂肪酸、類胡蘿卜素及活性微量元素開發(fā)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞:微生物工程;保健食品;微生物微生物工程包括微生物細胞的培養(yǎng)、遺傳性狀的改變及微生物細胞的直接利用或獲得細胞代謝產(chǎn)物等。利用微生物生長速度快、生長條件簡單以及代謝過程特殊等特點,在適合條件下,通過現(xiàn)代化工程技術(shù)手段,由微生物的某種特定功能生產(chǎn)出人類需要的產(chǎn)品稱為微生物工程,亦稱發(fā)酵工程。自古以來人類就利用微生物自然發(fā)酵技術(shù)創(chuàng)造出許多產(chǎn)品。20世紀70年代以來,以基因工程為代表的現(xiàn)代生物工程的誕生使微生物工程的發(fā)展進入了嶄新的階段基因重組技術(shù)和細胞融合技術(shù),創(chuàng)造出許多具有特殊功能的“工程菌”,使微生物從來不能產(chǎn)生的一些物質(zhì)變成了微生物發(fā)酵成品,為微生物工程開辟了新的領(lǐng)域。本文作者簡要介紹了微生物工程在保健食品及保健食品素材(功效成分)開發(fā)中的應(yīng)用。1膳食纖維利用巴氏醋酸菌、木醋桿菌等微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的細菌纖維素具有很好的持水性、粘稠性、穩(wěn)定性及生物可降解性,是良好的功能食品素材1。2活性多糖2.1真菌多糖真菌中所含多糖如金針菇多糖、銀耳多糖、香菇多糖、靈芝多糖、猴頭菇多糖、茯苓多糖、蟲草多糖等具有免疫激活、抗腫瘤、抗衰老、降血糖、降血脂、保肝、防血栓等多種生理功能2。上述真菌的菌絲體可采取深層發(fā)酵培養(yǎng)制取,然后提取真菌多糖。發(fā)酵法生產(chǎn)真菌菌絲體的基本工藝:斜面母種搖瓶菌種種子罐發(fā)酵發(fā)酵罐深層發(fā)酵后處理(分離菌絲體)2。2.2葡聚糖葡聚糖又稱右旋糖酐(dexran),具有抗血栓、改善微循環(huán)等生理功能。葡聚糖可由蔗糖經(jīng)腸膜明串珠菌發(fā)酵制得3,4。3氨基酸3.1L-苯丙氨酸用紅酵母菌種二級發(fā)酵,培養(yǎng)具有苯丙氨酸解氨酶活性的細菌培養(yǎng)物,以此作為生物催化劑,在肉桂酸/氨水液中保溫反應(yīng),由酶催化制得5。3.2L-纈氨酸以葡萄糖、尿素、無機鹽等為原料,用產(chǎn)谷氨酸微球菌、產(chǎn)氨短桿菌、產(chǎn)氣桿菌等為菌種發(fā)酵制得3。3.3L-異亮氨酸以糖、氨、-氨基丁酸為原料,用黃色小球菌或枯草桿菌發(fā)酵而得4。3.4L-谷氨酰胺以葡萄糖等糖類為原料,經(jīng)黃色短桿菌發(fā)酵制得。此外,賴氨酸、色氨酸、蘇氨酸、亮氨酸、精氨酸、半胱氨酸、脯氨酸等氨基酸亦可由微生物發(fā)酵法制得57。4維生素4.1維生素B2(VB2)由阿氏假囊酵母等微生物發(fā)酵后,從發(fā)酵液中分離、提取制得。4.2維生素B12(VB12)由黃桿菌、丙酸桿菌等細菌及灰色鏈霉菌等經(jīng)培養(yǎng)發(fā)酵后分離精制而得。4.3維生素C(Vc)D-葡萄糖H2/NiD-山梨醇弱氧化醋酸桿菌L-山梨糖氧化葡萄糖桿菌、條紋假單胞菌2-酮基-L-谷洛酸MeOH/H+甲基-2-酮基-L-谷洛酸MeO-L-抗壞血酸(Vc)24.4維生素D2(VD2)先由發(fā)酵法生產(chǎn)啤酒酵母,從啤酒酵母中分離提取出麥角甾醇后經(jīng)紫外線照射而得。此外,VE、VK、L-肉堿等亦可由發(fā)酵法生產(chǎn)8,9。5核苷酸5.15-腺苷酸L(AMP)先由發(fā)酵法生產(chǎn)產(chǎn)蛋白假絲酵母,用熱水提取核酸后,經(jīng)核酸酶、磷酸二酯酶水解制得7。5.25-肌苷酸(IMP)先由發(fā)酵法生產(chǎn)酵母,自酵母提取核酸后經(jīng)核酸酶、磷酸二酯酶處理制得10。6酶制劑6.1乳糖酶在乳清、氨水中接入脆壁酵母,30通風(fēng)培養(yǎng),收集酵母,洗凈后于-18速凍,然后用乙醇處理制得。將乳糖酶加入牛乳可供乳糖不耐癥患者飲用11。6.2超氧化物歧化酶(SOD)由細菌(Bacillus;Serratia)或綠色木霉培養(yǎng)后的培養(yǎng)液用水提取而得。SOD具有清除體內(nèi)過剩自由基、抗衰老、消除疲勞等保健功能2。6.3L-天冬酰胺酶L-天冬酰胺酶具有抑制腫瘤細胞生長的作用。銅綠色極毛桿菌、軟腐歐氏桿菌、粘質(zhì)賽氏桿菌、大腸桿菌(E. Coli)均能產(chǎn)生L-天冬酰胺酶。E.ColiAS1.375發(fā)酵法生產(chǎn)L-天冬酰胺酶的工藝流程如下:斜面E.Coli菌種肉湯菌種種子菌種發(fā)酵液濕菌體干菌體提取液粗酶精制成品7紅曲米紅曲米亦稱紅曲,其制造工藝為:將稻米清洗后用0.2%檸檬酸水溶液浸泡,蒸熟,冷卻至45接種紅曲霉,經(jīng)發(fā)酵、干燥制成。除上述固態(tài)發(fā)酵法外,亦有深層發(fā)酵法生產(chǎn)紅曲。紅曲為天然色素(著色劑),含有紅曲紅素等6種色素。紅曲還具有降血脂、降血糖的保健功能。紅曲所含莫那克林K(monacolin K)具有降低血清膽固醇的作用12,紅曲紅素及紅斑素具有防治胺血癥的功能13。8糖醇8.1赤蘚糖醇淀粉經(jīng)酶解成葡萄糖后,由嗜高滲酵母發(fā)酵后濃縮、結(jié)晶、分離、干燥制得14。8.2木糖醇利用酵母發(fā)酵法由木糖生產(chǎn)木糖醇15,16。9多不飽和脂肪酸(PUFA)9.1-亞麻酸可利用毛霉、根霉、深黃被孢霉等霉菌發(fā)酵后分離、提取制得。9.2花生四烯酸可利用青霉、被孢霉發(fā)酵后分離、提取制得。9.3二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)可利用苔蘚、高山被孢霉、硅藻、隱甲藻等發(fā)酵后分離、提取制得17,18。10類胡蘿卜素10.1蝦青素蝦青素是一種類胡蘿卜素,它有極強的抗氧化性能,具有抑制腫瘤、增強免疫力等保健功能。蝦青素可由紅發(fā)夫酵母發(fā)酵后分離、提取制得19,20,也可由雨生紅球藻發(fā)酵培養(yǎng)后分離、提取制得19。10.2類胡蘿卜素可利用三孢布拉霉和紅酵母發(fā)酵后分離、提取制得21。11微量活性元素11.1富硒酵母在麥芽汁中加入亞硒酸鈉溶液,使麥芽汁中含硒達5 mg/kg,接入啤酒酵母,通氣培養(yǎng)后,分離出酵母,洗凈、干燥、粉碎而成3。11.2富鉻酵母啤酒酵母在鉻鹽培養(yǎng)液中發(fā)酵后,分離出酵母,洗凈、干燥、粉碎制成。此外,還可利用酵母發(fā)酵法生產(chǎn)富鋅酵母、富鍺酵母等,利用食用菌深層發(fā)酵法生產(chǎn)富碘金針菇、富鍺靈芝等16,22。12乳酸菌及其發(fā)酵制品乳酸菌是一類以發(fā)酵利用碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸的細菌。乳酸菌具有維持腸道正常菌群平衡,抑制腐敗菌繁殖,防止有害物質(zhì)產(chǎn)生,延緩衰老,抗腫瘤、降血脂、膽固醇,增強免疫力等健功能23,24。乳酸菌制劑有片劑、沖劑、口服液、膠囊等,雙歧桿菌耐酸腸溶微膠囊可使活菌順利通過胃進入腸道發(fā)揮作用25。乳酸菌發(fā)酵制品有酸牛乳、酸豆乳、酸性酪乳、乳酸發(fā)酵果汁(蘋果汁等)、乳酸發(fā)酵蔬菜汁(胡蘿卜汁、番茄汁等)、谷物(大米、小米等)乳酸菌飲料及其他乳酸菌飲料23,24。近年來,乳酸菌在花粉食品制造上也得到了應(yīng)用。花粉營養(yǎng)豐富,含有核酸、多種酶類等生物活性物質(zhì),但花粉外部有一層堅硬的細胞壁,直接食用花粉,無法消化吸收。利用從蜂房中分離篩選出的乳酸菌,模擬蜂房中的溫濕度進行發(fā)酵破壁,破壁率超過95%,花粉破壁后經(jīng)低溫真空干燥制成粉劑,具有良好的營養(yǎng)保健作用26。13微藻13.1小球藻小球藻是一種單細胞綠藻,富含蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素及礦物質(zhì),營養(yǎng)全面而豐富,所含食物纖維,復(fù)合脂質(zhì)(磷脂、糖脂)、糖蛋白、核酸等生物活性物質(zhì)具有調(diào)節(jié)血脂、增強免疫力、抗腫瘤等保健功能。其所含小球藻生長因子(CGF)具有促進乳酸菌等生長的作用。小球藻可采用池塘培養(yǎng)、封閉式光照反應(yīng)器培養(yǎng),亦可采用發(fā)酵罐異養(yǎng)發(fā)酵生產(chǎn)27,28。13.2螺旋藻螺旋藻是藍藻門的一種多細胞的絲狀微藻。螺旋藻富含優(yōu)質(zhì)蛋白,必需脂肪酸(亞油酸等)、維生素及礦物質(zhì),還含有螺旋藻多糖、藻藍素、-高甜菜堿、微量元素等生物活性物質(zhì),具有抗疲勞、降血脂、增強免疫力、抗衰老、抗腫瘤等多種功效,是一種天然保健食品。螺旋藻可采用池式培養(yǎng)及封閉式生物反應(yīng)器培養(yǎng)。