食品生物技術(shù)綜述論文

1、淺談生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用及展望【摘要】近年來(lái)，隨著現(xiàn)代生物技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛和深入，特別是基因工程技術(shù)、蛋白質(zhì)工程、酶工程技術(shù)、發(fā)酵工程技術(shù)等現(xiàn)代生物技術(shù)， 它的發(fā)展對(duì)于解決食物短缺，緩解人口增長(zhǎng)帶來(lái)的壓力，豐富食品種類，滿足不同消費(fèi)需求，開發(fā)新型功能性食品具有重要的貢獻(xiàn)?，F(xiàn)以基因工程為主要內(nèi)容，分析生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用?！娟P(guān)鍵詞】生物技術(shù) ，食品工業(yè)，應(yīng)用，展望一、前言生物技術(shù)是以生命科學(xué)為基礎(chǔ)，利用生物的特性和功能，設(shè)計(jì)構(gòu)建具有預(yù)期性狀的新物種或新品系，以及與工程原理和技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行社會(huì)生產(chǎn)或?yàn)樯鐣?huì)服務(wù)的結(jié)合性科學(xué)技術(shù)。它涵蓋了基因工程、細(xì)胞

2、工程、酶工程、發(fā)酵工程等學(xué)科,是研究生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)的基礎(chǔ)工具，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、食品、化工、環(huán)境保護(hù)等各個(gè)行業(yè)。生物技術(shù)是當(dāng)今迅速發(fā)展的高新技術(shù)領(lǐng)域，是21世紀(jì)最具有發(fā)展?jié)摿Φ男屡d產(chǎn)業(yè)之一。隨著科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)食品在人們生活中的重要性越來(lái)越突出，而生物技術(shù)這項(xiàng)高新技術(shù)的發(fā)展為食品工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步注入了新的血液。二、生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用(一)食品原料改良,提高食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值利用基因工程、細(xì)胞工程改造動(dòng)物、植物、微生物資源向人類提供各種轉(zhuǎn)基因食品和食品添加劑,一方面提高了農(nóng)作物產(chǎn)量、改善農(nóng)作物抗蟲、抗病、抗除草劑和抗寒能力,另一方面使食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、風(fēng)味品質(zhì)得到改善

3、,食品儲(chǔ)藏和保存時(shí)間有所延長(zhǎng)。我國(guó)利用基因工程技術(shù)培育的轉(zhuǎn)基因抗病番茄、抗病甜椒,目前累計(jì)種植3,000多畝,耐貯番茄在室溫下儲(chǔ)藏56天,好果率達(dá)70%以上。采用常規(guī)的誘變、雜交方法與細(xì)胞融合、基因工程技術(shù)結(jié)合進(jìn)行菌種改造和采用基因工程和蛋白質(zhì)工程技術(shù)構(gòu)建“基因工程菌”,改良食品微生物的生產(chǎn)性能。生物技術(shù)已應(yīng)用于啤酒酵母的改造,如將a-乙酰乳酸脫羧酶基因克隆到啤酒酵母中進(jìn)行表達(dá),可降低啤酒雙乙酰含量而改善啤酒風(fēng)味,選育出分解b-葡萄糖和糊精的啤酒酵母,能夠明顯提高麥芽汁的分解率并改善啤酒質(zhì)量;構(gòu)建具有優(yōu)良嗜殺其它菌類活性的嗜殺啤酒酵母已成為純種發(fā)酵的重要措施。（二）新型保健食品和食品添加劑的應(yīng)

4、用1、在各種食品添加劑生產(chǎn)中的應(yīng)用隨著科學(xué)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生物催化技術(shù)在發(fā)酵調(diào)味品和發(fā)酵食品的生產(chǎn)中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。食品添加劑在現(xiàn)代食品工業(yè)中占有重要的位置，不僅保證了食品的色、香、味、外形、新鮮度，延長(zhǎng)了保質(zhì)期，同時(shí)也改善了食品品質(zhì)，提高了加工效率等。利用生物技術(shù)能夠生產(chǎn)多種食品添加劑。如：抗氧化劑(VC、異VC鈉、VE)、增稠劑(黃原膠)、鮮味劑(味精、IG、5鳥苷酸)、甜味劑(阿斯巴甜、風(fēng)味修飾蛋白(TMR）、果葡糖漿等)、色素(紅曲色素、類胡蘿卜素等)、木糖醇、肌醇等。生物技術(shù)在肉類香精中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：酶技術(shù)被應(yīng)用于肉蛋白質(zhì)的水解中，產(chǎn)生高質(zhì)量的肉蛋白酶水解物，進(jìn)而生產(chǎn)出肉味更

5、逼真、強(qiáng)度更高的天然肉類香精。微生物與酶已被證實(shí)在食品風(fēng)味劑生產(chǎn)中有著不可替代的影響，同樣，從改善食品風(fēng)味的目的出發(fā)，外加風(fēng)味酶處理也逐漸受到人們的重視。2、在保健食品的功能性基料生產(chǎn)中的應(yīng)用功能性保健食品的興起是食品工業(yè)新發(fā)展，食品的功能研究與基料的開發(fā)是21世紀(jì)的重大課題。目前開發(fā)的有酶法生產(chǎn)低聚糖、糖醇、多價(jià)不飽和脂肪酸、肽類，基因工程生產(chǎn)乳酸菌類如雙歧桿菌、德氏乳桿菌等，發(fā)酵法生產(chǎn)細(xì)菌的糖如葡聚糖及真菌多糖等。此外，還有V-亞麻酸、花生四烯酸、單細(xì)胞蛋白等。 （三）生物技術(shù)在食品發(fā)酵工程的應(yīng)用發(fā)酵工程是將微生物學(xué)、生物化學(xué)和化學(xué)工程學(xué)的基本原理有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，是一門利用微生物的生長(zhǎng)和代

6、謝活動(dòng)來(lái)生產(chǎn)各種有用物質(zhì)的工程技術(shù)。目前，生物技術(shù)已廣泛應(yīng)用于微生物菌種的改造和構(gòu)建。其中在食品發(fā)酵中比較典型的就是對(duì)啤酒酵母的改造。Henderson等以質(zhì)粒pE131和pEHB作為載體，篩選出了具有分解葡聚糖和糊精的啤酒酵母，這種酵母能夠明顯提高麥汁的分解率并改善啤酒質(zhì)量。由于生物技術(shù)育種具有較強(qiáng)的定向性，新的酵母會(huì)不斷被開發(fā)出來(lái)。當(dāng)然，具有特定功能的微生物發(fā)酵工業(yè)也將是生物技術(shù)首先改造的領(lǐng)域，通過(guò)生物技術(shù)篩選出了生產(chǎn)抗菌多肽(如鏈菌肽)、組織改良酶(如丙氨酸轉(zhuǎn)胺酶)的微生物。這些技術(shù)的成熟、發(fā)展及其研究范疇的擴(kuò)大，無(wú)疑對(duì)食品保鮮和新型食品形態(tài)的開發(fā)產(chǎn)生積極的影響。通過(guò)生物技術(shù)進(jìn)行特定功能

7、食品酶制劑的開發(fā)也呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢(shì)。大部分工業(yè)酶的生產(chǎn)都依靠微生物的代謝進(jìn)行，酶作為一種特殊的蛋白質(zhì)，理論上都能在工程菌的DNA上找到對(duì)應(yīng)的核苷酸序列。同時(shí)，由于微生物的DNA序列相對(duì)高等生物來(lái)說(shuō)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能區(qū)域容易分析。因此，更易于進(jìn)行基因工程改造。目前，除了可以利用生物技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的工業(yè)酶如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、糖化酶以及植酸酶進(jìn)行改造，以提高其酶活性之外，通過(guò)生物技術(shù)定向改造的以前自然界所沒有的新型酶制劑也被開發(fā)出來(lái)。近年來(lái)廣泛研究了細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)酒精以期得到耐高溫、耐酒精的新菌種。例如，日本從土壤中分離得到一株酒精生產(chǎn)菌（TB-22），它能利用稻草，廢木材和纖維素生產(chǎn)酒精。味精生產(chǎn)

8、線廣泛采用雙酶法糖化發(fā)酵工藝取代傳統(tǒng)的酸法水解工藝可提高原料利用率10%左右。在鮮牛奶生產(chǎn)酸性飲料工藝中，運(yùn)用加入添加劑和。高壓均質(zhì)乳化的方法解決了酪蛋白 在酸性條件下產(chǎn)生沉淀分離的技術(shù)問(wèn)題，為牛乳深加工創(chuàng)出一條新路，以上等等方面，無(wú)不為我們展示了發(fā)酵技術(shù)在食品科學(xué)中的誘人前景。1在食品發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用（四）在食品資源改造中的應(yīng)用應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)，特別是對(duì)DNA進(jìn)行操作，將DNA從一個(gè)生物轉(zhuǎn)化至另一個(gè)生物(重組DNA技術(shù))，這樣可以將任何生物的性狀轉(zhuǎn)移到植物、動(dòng)物和微生物中。這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)已用于改造或轉(zhuǎn)化當(dāng)今用作食品的植物、動(dòng)物和微生物。與此同時(shí)，人們采用細(xì)胞生物學(xué)的方法，建立了細(xì)胞融合技術(shù)和動(dòng)物

9、、植物細(xì)胞大量控制性培養(yǎng)技術(shù)，按照預(yù)定的設(shè)計(jì)改造遺傳物質(zhì)和進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)。基因工程和細(xì)胞工程技術(shù)的應(yīng)用，一方面提高了農(nóng)作物產(chǎn)量和改善農(nóng)作物的抗蟲、抗病、抗除草劑和抗寒等能力；另一方面，使食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、風(fēng)味品質(zhì)得到改善，食品儲(chǔ)藏和保存時(shí)間得以延長(zhǎng)。利用基因工程技術(shù)，不但可以成倍地提高酶的活力，而且還可以將生物酶基因克隆到微生物中，構(gòu)建生物工程菌來(lái)生產(chǎn)酶。例如，在奶酪工業(yè)中需要大量的凝乳酶，傳統(tǒng)來(lái)源是從小牛的皺胃液中提取，隨著干酪工業(yè)的發(fā)展，全世界每年大約要宰殺5000萬(wàn)頭小牛，造成酶成本不斷提高?，F(xiàn)將小牛凝乳酶基因?qū)虢湍富虼竽c桿菌中，構(gòu)建基因工程菌，并已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，為奶酪工業(yè)提供了廉價(jià)而

10、充足的凝乳酶。據(jù)1995年統(tǒng)計(jì)，已有50的工業(yè)用酶是用轉(zhuǎn)基因微生物生產(chǎn)的。（五）在食品分析檢測(cè)中的應(yīng)用利用酶工程的固定化技術(shù)，制成酶電極、酶試紙等，可以快速、簡(jiǎn)便地測(cè)定食品中的化學(xué)成分，包括葡萄糖、蔗糖、果糖、乳糖、酒精、谷氨酸等。值得一提的是作為食品安全衛(wèi)士的農(nóng)藥殘留速測(cè)儀所用的關(guān)鍵試劑高活性酶已開發(fā)成功，并已在果蔬農(nóng)藥殘留的快速檢測(cè)中推廣應(yīng)用?？蛇m用于葉菜、豆芽、瓜、果等，可檢測(cè)有機(jī)磷類和氨基甲酸酯兩大類，幾十種劇毒、高毒農(nóng)藥。利用基因工程的DNA指紋技術(shù)鑒定食品原料和最終產(chǎn)品是否摻假，檢測(cè)谷物、堅(jiān)果、牛奶中所含的微量毒素如黃曲霉素等。利用核酸聚合酶連鎖反應(yīng)(PCR)技術(shù)可以迅速擴(kuò)增DNA

11、和RNA片斷，使其達(dá)到能夠檢測(cè)出的數(shù)量，可用于檢測(cè)食品中微量的細(xì)菌或病毒的污染等?，F(xiàn)代生物技術(shù)在食品包裝上的應(yīng)用主要是制造一種有利于食品保質(zhì)的環(huán)境,如葡萄糖氧化酶能除O2,延長(zhǎng)食品的保鮮期,保持食品色、香、味的穩(wěn)定性,被應(yīng)用于茶葉、冰淇淋、奶粉、罐頭等產(chǎn)品的除氧包裝;溶菌酶能消除有害微物生的繁殖,而讓某些有益菌得以繁殖,被廣泛應(yīng)用于清酒、乳制品、水產(chǎn)品、香腸、奶油、生面條等食品中以延長(zhǎng)保鮮期。利用生物技術(shù)制造有特殊功能的包裝材料如包裝紙、包裝膜中加入生物酶,使其具有抗氧化、殺菌、延長(zhǎng)食品反應(yīng)速度等。利用生物技術(shù)改變食物貯藏方式和貯藏期,如利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)耐貯番茄等,延長(zhǎng)貨架期。（六）在食品

12、包裝中的應(yīng)用現(xiàn)代食品工業(yè)的發(fā)展和人們生活及生產(chǎn)模式的變化，用已有的包裝技術(shù)很難滿足人們對(duì)包裝的要求。曾有很多專家呼吁用生物技術(shù)來(lái)改造我們的食品工業(yè)和包裝工業(yè)。實(shí)際上，專家們所談到的生物技術(shù)就是指現(xiàn)代生物技術(shù)?，F(xiàn)代生物技術(shù)中最有望用于食品包裝領(lǐng)域的可能是酶工程生物酶在食品包裝上的應(yīng)用主要是制造一種有利于食品保質(zhì)的環(huán)境。它主要根據(jù)不同食品所含酶的種類來(lái)選用不同的生物酶，使食品所含不利于食品保質(zhì)的酶受到抑制或降低其反應(yīng)速度，最終增長(zhǎng)食品的貨架壽命?？捎糜谑称钒b的生物酶種類很多，主要是葡萄糖氧化酶和細(xì)胞壁溶菌酶。葡萄糖氧化酶對(duì)食品有多種作用，在食品保鮮及包裝中起的最大作用是除氧，可以延長(zhǎng)食品的保鮮保

13、質(zhì)期。細(xì)胞壁溶解酶的最大特點(diǎn)是抑制某些微生物的繁殖，促進(jìn)某些有益細(xì)菌繁殖，在食品包裝上更多的是用作防腐。例如：細(xì)胞壁溶解酶中的卵清溶菌酶就被用作代替有害人體健康的化學(xué)防腐劑，對(duì)食物進(jìn)行保鮮貯藏。利用生物技術(shù)還可生產(chǎn)生物可降解的食品包裝材料,建立食品的質(zhì)量檢測(cè)方法,處理食品工業(yè)廢水等,如用固定化酶技術(shù)制備酶電極、酶試紙,可以快速簡(jiǎn)便地檢測(cè)食品中的化學(xué)成分。利用基因工程的DNA指紋技術(shù)可以鑒定食品原料和終端產(chǎn)品是否摻假,檢測(cè)谷物、堅(jiān)果、牛奶中是否含有微量毒素;利用PCR技術(shù)可迅速檢測(cè)是否為轉(zhuǎn)基因食品,利用生物轉(zhuǎn)化、厭氧發(fā)酵等方法處理食品工業(yè)廢水,使BOD、COD大大降低,達(dá)標(biāo)排放。三、生物技術(shù)在食

14、品工業(yè)中的展望生物技術(shù)是一門新興的高新技術(shù)，它的迅猛發(fā)展必將影響到科技、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品等諸多領(lǐng)域，它將有助于解決能源、糧食、疾病和環(huán)境污染等一系列全球性的重大問(wèn)題，給全人類帶來(lái)難以估量的經(jīng)濟(jì)效益。生物技術(shù)已深入到食品工業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，對(duì)食品工業(yè)的發(fā)展發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。因此，生物技術(shù)必將成為新世紀(jì)的主要技術(shù)，它的發(fā)展必將給人們帶來(lái)更豐富，更有利于健康，更富有營(yíng)養(yǎng)的食品，并帶動(dòng)食品工業(yè)發(fā)生革命性變化。（一）大力開發(fā)食品添加劑新品種根據(jù)國(guó)際上對(duì)食品添加劑的要求，一是用生物法代替化學(xué)法合成的食品添加劑，迫切需要開發(fā)的有保鮮劑、香精香料、防腐劑、天然色素；二是大力開發(fā)功能性食品添加劑，如具有免

15、疫調(diào)節(jié)，延緩衰老，抗疲勞，耐缺氧，抗輻射，調(diào)節(jié)血脂，調(diào)節(jié)腸胃功能性組分。（二）發(fā)展微生物的保健食品利用微生物生產(chǎn)食品具有獨(dú)特的特點(diǎn)，繁殖過(guò)程快，在一定條件下可大規(guī)模生產(chǎn)，要求營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)簡(jiǎn)單。如醬油、食醋、酒與雙歧桿菌料、酵母片劑、發(fā)酵乳制品等微生物醫(yī)療保健品一樣，有著巨大的發(fā)展?jié)摿?食用菌不僅營(yíng)養(yǎng)豐富，還含有許多保健品功能成分，應(yīng)大力發(fā)展食用菌保健食品.（三）新生物資源的開發(fā)及利用新生物資源包括一些未開發(fā)的植物、動(dòng)物及微生物等，對(duì)中國(guó)而言，傳統(tǒng)中藥材是一個(gè)寶庫(kù)，很多中藥本身就是食品，這方面日本已十分先進(jìn)，尤其是確定重要的品種規(guī)范，種植規(guī)范，成份的穩(wěn)定性以及動(dòng)物臨床試驗(yàn)的驗(yàn)證，以制造出能夠被世界廣

16、泛接受的功能食品.另外，海洋生物尤其是海洋藻類也是一個(gè)十分重要的生物資源。研究表明，大部分微藻含有生物活性物質(zhì)，并且可安全食用。中國(guó)可使用的生物資源十分豐富，其中很多品種尚未開發(fā)，而其中一部分還具有十分優(yōu)良的遺傳特性.如果采用現(xiàn)代生物技術(shù)，相信中國(guó)食品工業(yè)尤其是功能食品工業(yè)會(huì)有長(zhǎng)足的發(fā)展，并在世界食品工業(yè)占據(jù)重要地位。21世紀(jì)的食品工業(yè)將是一個(gè)繼續(xù)快速發(fā)展的行業(yè)，隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，食品行業(yè)發(fā)生變革是必然的趨勢(shì)。21世紀(jì)將是生物技術(shù)的光輝世紀(jì)，食品工業(yè)將成為現(xiàn)代生物技術(shù)應(yīng)用最廣闊、最活躍、最富有挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域，隨著現(xiàn)代生物技術(shù)在食品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，食品工業(yè)將不再是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)食品的概

17、念，工業(yè)食品將在人們?nèi)粘Ｉ钪姓紦?jù)重要的地位。我們要充分利用世界生物技術(shù)迅猛的鍥機(jī)，重視食品生物技術(shù)的研究，利用現(xiàn)代生物技術(shù)，促進(jìn)我國(guó)食品工業(yè)的改革，實(shí)現(xiàn)我國(guó)食品工業(yè)的健康有序地發(fā)展。               參考文獻(xiàn)：1張洪.現(xiàn)代生物技術(shù)在食品工業(yè)的應(yīng)用J.福建輕紡,1997, (8):1-3.2王嘉祥.生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景展望J.食品科學(xué),2006, 27(11):605-608.3許新德,徐爾尼,高蔭榆.生物技術(shù)在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用J.食品工業(yè)科技, 1999,20(4):68-70. 4 Henderson R C, et al. Distribution o