生物技術(shù)在軍用食品中的應(yīng)用

生物技術(shù)在軍用食品中的應(yīng)用

張?jiān)蒲嗌?301班1概況發(fā)展歷史第一代：野戰(zhàn)食品，壓縮干糧、脫水面條、脫水米飯三種主食和午餐肉罐頭、葷炒什錦罐頭、醬爆肉丁罐頭三種副食構(gòu)成第二代：陸戰(zhàn)系列野戰(zhàn)食品，如脫水米飯，軟包裝罐頭等第三代：新型食品，如新型“方便面”，快餐米飯等特殊要求1概況1.滿足中國人的飲食習(xí)慣2.營養(yǎng)價值高以保障官兵的戰(zhàn)斗力3.保質(zhì)期要盡量長以適應(yīng)軍隊(duì)處理特殊任務(wù)發(fā)展趨勢1概況1、軍用食品系列化2、軍用食品餐譜化、快餐化3、軍用食品熱食化4、軍用食品功能化溫飽型營養(yǎng)型功能型發(fā)展趨勢1概況未來的高技術(shù)局部戰(zhàn)爭是高度對抗的現(xiàn)代化戰(zhàn)爭，也是參戰(zhàn)雙方作戰(zhàn)人員斗智斗勇，拼體力、拼腦力的戰(zhàn)爭。激烈的對抗可能使作戰(zhàn)人員出現(xiàn)精神緊張，情緒波動，食欲不振，產(chǎn)生一般環(huán)境中不多出現(xiàn)的一系列不良的生理、心理影響。從生理角度看，由于戰(zhàn)爭的突發(fā)性，士兵要在短期內(nèi)調(diào)整生理功能，以適應(yīng)險惡的作戰(zhàn)環(huán)境，如高原缺氧、航渡暈船、高濕、輻射危害、高溫或低溫、高強(qiáng)度晝夜奔襲；從心理角度看，高科技武器裝備的破壞力也會加重士兵的焦慮和恐懼，從而影響其作戰(zhàn)能力。研究目標(biāo)功效成分——軍用功能食品發(fā)揮作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，具有微量、高效且不穩(wěn)定的特點(diǎn)。按功效可分為：抗疲勞、抗缺氧、抗輻射、提神警醒、改善睡眠、調(diào)節(jié)時差、改善認(rèn)知、耐寒和耐熱等類軍用功能食品2研究目標(biāo)咖啡因——在軍事訓(xùn)練過程中能增進(jìn)體力作業(yè)效率，提高機(jī)體的反應(yīng)率，維持機(jī)體的警覺性；糖類——在訓(xùn)練中補(bǔ)充適量的糖類，可緩解肌糖原的消耗，維持體能、降低疲勞，提高作業(yè)效率。如存在香菇、金針菇、薏米仁、靈芝、磨菇、黑木耳、茯苓和猴頭菇等大型食用和藥用真菌中的某些多糖類組分，具有通過活化巨噬細(xì)胞刺激抗體產(chǎn)生等達(dá)到提高人體免疫能力的生理功能。氨基酸及肽類——如色氨酸、酪氨酸。中草藥提取物——研究較多的抗疲勞食品主要是枸杞子、蘆薈、黃秋葵、冬蟲夏草、益生菌、松針、香菇多糖等。用天然植物枸杞和五味子的提取液，用鋅、硒、VB1及中藥葛根、山楂、決明子等組成的復(fù)方山草根口服液能增強(qiáng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮性，提高機(jī)體的工作效能，對增加大腦供血及耐缺氧、抗疲勞具有良好的作用?？蛊谖镔|(zhì)軍用功能食品2研究目標(biāo)天然營養(yǎng)素——生物抗氧化劑(β-胡蘿卜素、VC)、生物多糖和氧化還原酶的輔因子(硒、鎂等）非營養(yǎng)素——多糖類、多酚類、酮類等。

如枸杞多糖可提高惡性腫瘤放療患者的免疫功能，是預(yù)防電離輻射損傷機(jī)體免疫功能的保護(hù)劑；菌多糖如靈芝多糖可明顯提高血白細(xì)胞和血小板的數(shù)量，云芝多糖對紅細(xì)胞輻射引起的免疫黏附功能有明顯的保護(hù)作用，人參多糖可減輕造血系統(tǒng)損傷增強(qiáng)造血功能，藻類多糖通過增強(qiáng)機(jī)體免疫功能使SOD消耗減少起到輻射防護(hù)作用海藻硫酸多糖通過捕集自由基而發(fā)揮輻射防護(hù)功能等?？馆椛湮镔|(zhì)軍用功能食品2研究目標(biāo)非營養(yǎng)素——多糖類、多酚類、酮類等。

多酚類化合物，如茶多酚具有較強(qiáng)的抗氧化和清除自由基作用及抗突變、抗誘變作用。

大豆異黃酮具有多種生物活性功能，具有防癌、抗衰老、抗氧化和防治骨質(zhì)疏松、以及調(diào)節(jié)細(xì)胞的基因表達(dá)、抑制細(xì)胞凋亡等作用中草藥提取物——據(jù)報道，可用于開發(fā)具有抗輻射功能性食品的中草藥主要有：枸杞子、川芎、紅景天、酸棗仁、人參、當(dāng)歸、蘆薈、黃芪，銀杏葉，刺五加、三七、魚腥草等。其抗輻射作用機(jī)理主要是對造血系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)的保護(hù)，拮抗自由基作用等。例如枸杞有減輕對骨髓的抑制作用，促進(jìn)骨髓細(xì)胞增殖，刺激造血系統(tǒng)，減輕白細(xì)胞的減少；同時能明顯促進(jìn)輻射損傷后免疫功能的恢復(fù)?？馆椛湮镔|(zhì)軍用功能食品2研究目標(biāo)抗缺氧——甘氨酸、酪氨酸、牛磺酸以及磷脂等抗低溫——如咖啡、茶葉等傳統(tǒng)食物中含咖啡因、可興奮心臟，促進(jìn)血液循環(huán)，提高肢體末端溫度，具有抗低溫的作用；大棗中富含樺木酸、齊墩果酸、兒茶酸、棗皂苷等，是寒冷季節(jié)補(bǔ)品；生姜中的姜醇、姜烯、生姜酚等可促進(jìn)胃液分泌，加強(qiáng)胃腸道運(yùn)動，從而促進(jìn)低溫環(huán)境下人體的消化功能。此外茯苓、山藥、芡實(shí)、枸杞、薏米等中所含的多糖類成分，核桃仁、花生仁中的脂肪類成分等，具有健脾益氣、和中、補(bǔ)肝益腎的功效。人參皂苷、冬蟲夏草中所含的蟲草酸、尿嘧啶、膽甾醇，五加中的紫丁香苷及五加苷，黃芪中的黃芪皂苷和多糖等具有擴(kuò)張血管的作用，提高寒冷條件下人體的應(yīng)急能力?？垢邷亍邷丨h(huán)境導(dǎo)致人體為散熱而大量出汗，引起維生素和礦物質(zhì)的喪失，需要從營養(yǎng)科學(xué)的理論出發(fā)，合理開發(fā)并運(yùn)用抗高溫食品將是行之有效的。耐極端環(huán)境物質(zhì)軍用功能食品2研究目標(biāo)生物技術(shù)的應(yīng)用

生物技術(shù)以其自身的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢，很快成為了發(fā)達(dá)國家軍隊(duì)軍用食品研究的技術(shù)基礎(chǔ)，為軍用食品的創(chuàng)新發(fā)展提供了不盡的資源和平臺。3美軍20世紀(jì)90年代初期，美軍就制訂了采用生物技術(shù)進(jìn)行“提高部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力口糧組件”和“特種功能口糧包”的研究計劃

美軍納蒂克工程研究中心例如，為了降低駐伊、駐阿美軍腸道疾病的高發(fā)率，美軍納蒂克研究中心研發(fā)可控制腸道疾病的益生菌野戰(zhàn)食品，一旦研發(fā)成功將會立即送往戰(zhàn)場。研究目標(biāo)生物技術(shù)的應(yīng)用

生物技術(shù)以其自身的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢，很快成為了發(fā)達(dá)國家軍隊(duì)軍用食品研究的技術(shù)基礎(chǔ)，為軍用食品的創(chuàng)新發(fā)展提供了不盡的資源和平臺。3印軍印軍國防食品研究所和國防生理學(xué)與綜合科學(xué)研究所針對高原特殊環(huán)境的作戰(zhàn)特點(diǎn)，開展了以生物技術(shù)為基礎(chǔ)的功能食品研究。

例如，印軍研究人員在對本土植物資源進(jìn)行分類研究的基礎(chǔ)上，采用生物技術(shù)研制了具有加速人體高原適應(yīng)的新型高原致適應(yīng)劑；為了提高軍用食品的供能效率，采用酶工程技術(shù)對以印度傳統(tǒng)食品為基礎(chǔ)的軍用主食罐頭的淀粉回生進(jìn)行了大量研究。研究目標(biāo)生物技術(shù)的應(yīng)用發(fā)酵工程酶工程細(xì)胞工程基因工程生物技術(shù)33生物技術(shù)的應(yīng)用酶工程液體能量棒

采用酶技術(shù)，將淀粉的長鏈裁剪成不同長度，通過在配方中調(diào)整不同糖分子的組成比例，可有效控制葡萄糖的釋放速率，延緩疲勞、提高耐力，使部隊(duì)在執(zhí)行機(jī)動性較強(qiáng)的任務(wù)時攜帶少量的食物就可以維持較長時間的能量需求。

類似的：低滲透壓高能固體飲料、新型高能壓縮食品、能量膠3生物技術(shù)的應(yīng)用酶工程生物活性肽酪蛋白磷肽、高F值低聚肽、谷胱甘肽、大豆肽等大豆肽：要增加體能必須增加肌肉量，增加肌肉量一方面需要運(yùn)動的刺激，同時也需要有足夠蛋白質(zhì)的補(bǔ)充。由于小分子的大豆肽具有比蛋白質(zhì)和氨基酸更加良好的吸收性，可迅速為肌肉提供充足的蛋白質(zhì)，使體力得到及時、有效地恢復(fù)及增強(qiáng)，因此，適量補(bǔ)充大豆肽作為肌肉蛋白質(zhì)的來源，可加速奔襲運(yùn)動作戰(zhàn)等高強(qiáng)度軍事作業(yè)后肌肉疲勞的消除。3生物技術(shù)的應(yīng)用酶工程生物活性肽酪蛋白磷肽、高F值低聚肽、谷胱甘肽、大豆肽等高F值低聚肽：一類3~7個氨基酸殘基組成的低聚肽，其支鏈氨基酸含量遠(yuǎn)高于芳香族氨基酸的量。外源性支鏈氨基酸的補(bǔ)充，在特殊應(yīng)急情況下可直接向肌肉提供能量。高F值低聚肽易于消化和吸收，被廣泛應(yīng)用來改善戰(zhàn)場上燒傷、外科手術(shù)等患者的蛋白質(zhì)營養(yǎng)，同時供防演習(xí)或戰(zhàn)斗、負(fù)重越野行軍、突擊施工等高強(qiáng)度作業(yè)人員食用，可使機(jī)體更快適應(yīng)高強(qiáng)度的工作、訓(xùn)練和作戰(zhàn)需要。3生物技術(shù)的應(yīng)用酶工程生物活性肽酪蛋白磷肽、高F值低聚肽、谷胱甘肽、大豆肽等

這兩種活性肽可通過一些廉價的蛋白質(zhì)資源獲得，諸如大豆分離蛋白、玉米醇溶蛋白、乳清蛋白、魚蛋白等，采用胃蛋白酶、木瓜蛋白酶等在適宜酶解條件，經(jīng)降解得到相應(yīng)功能的活性肽，從而大幅度提高產(chǎn)品的附加值。

如制成主要功能成分為肽類，搭配多種維生素、礦物質(zhì)的口服液裝備部隊(duì)，小分子活性肽易被人體吸收，適合高強(qiáng)度訓(xùn)練后，官兵快速補(bǔ)充能量和蛋白質(zhì)，以祛除疲勞、恢復(fù)體能，提高官兵的作戰(zhàn)效能3生物技術(shù)的應(yīng)用發(fā)酵工程具有抗輻射作用的真菌多糖，具有清除自由基、提高機(jī)體免疫力等特殊生理功效的氨基酸等的發(fā)酵培養(yǎng)。色氨酸5-羥色胺人體大腦中一種重要的中樞神經(jīng)遞質(zhì)軍事中輕微睡眠助劑，改善睡眠，同時提高免疫力目前，國內(nèi)外普遍采用葡萄糖為原料直接發(fā)酵生產(chǎn)色氨酸，利用大腸桿菌、谷氨酸棒桿菌等作為出發(fā)菌株，通過物理、化學(xué)手段獲得從遺傳角度解除了芳香族氨基酸的生物合成正常代謝機(jī)制的突變菌株，或利用基因工程方法構(gòu)建色氨酸高產(chǎn)菌株，并以葡萄糖、酵母浸膏等作為發(fā)酵培養(yǎng)基，采用高密度發(fā)酵培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行色氨酸工業(yè)化生產(chǎn)。3生物技術(shù)的應(yīng)用

細(xì)胞工程中藥資源

開發(fā)軍用功能性食品的重要物質(zhì)來源，也是我們的獨(dú)特優(yōu)勢。但中藥資源是極為有限的，人為生態(tài)破壞以及盲目采摘，使得具有次生代謝產(chǎn)物的中草藥等資源緊缺或處于瀕危狀態(tài)，即使用人工栽培的方法生產(chǎn)，產(chǎn)量也是有限的。例如，人參中含有低聚肽類、氨基酸、無機(jī)鹽、維生素及精油，以及18種人參皂苷、人參多糖、人參黃酮等生理活性物質(zhì)，其對人中樞神經(jīng)功能及免疫功能具有雙向調(diào)節(jié)作用，能抗疲勞提高機(jī)體工作效率，減輕輻射損傷、增強(qiáng)免疫系統(tǒng)能力。利用人參中含有的多種功效成分，開發(fā)抗輻射、抗低溫、抗疲勞等軍用功能性食品供參戰(zhàn)人員食用，具有廣闊的前景和應(yīng)用價值。3生物技術(shù)的應(yīng)用

基因工程

轉(zhuǎn)基因技術(shù)

在軍用功能性食品的開發(fā)中起到了重要的作用。例如，螺旋藻富含蛋白質(zhì)、γ-亞麻酸、β-胡蘿卜素、螺旋藻多糖等，是一種理想的軍用功能性食品開發(fā)原料，但其屬于稀有藻類。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將螺旋藻的高蛋白基因轉(zhuǎn)移到海帶里，能培育出不僅具有高蛋白，而且具有調(diào)節(jié)人體生理功能的新品種海帶，為軍用功能性食品開發(fā)提供大量原料。新型包裝材料4其他方面

先進(jìn)的軍用食品包裝材料，可有效防止細(xì)菌、病毒、生物及化學(xué)毒劑或蒸汽的侵入，而且抗摔打，易消洗，不影響食用，是核生化污染條件下確保軍用食品安全的重要保障。

采用生物方法可合成新型生態(tài)塑料，如采用微生物合成制備聚乳酸、聚羥基脂肪酸酯、聚丁二酸丁二醇、二氧化碳聚合物和真菌多糖等新型生物材料；采用這些新材料，可制做性能可靠、功能性強(qiáng)、輕質(zhì)環(huán)保、可生物降解的各種環(huán)保餐具、容器、保鮮材料和包裝材料等。

另外，利用生物方法，還可合成可食性包裝材料，如膠原蛋白膜、牛奶蛋白薄膜和纖維素薄膜等材料，這些材料都具有強(qiáng)度高、耐水性好、可食用、不改變食品風(fēng)味等優(yōu)點(diǎn)。新型抑菌防腐材料4其他方面

新型生物防腐材料，可有效延長軍用食品的保質(zhì)期，既可用于單兵軟罐頭食品和集體淺盤罐頭食品，還可用于食品冷藏、果蔬保鮮以及耐貯面包和耐貯蛋糕等新概念軍用食品。

美軍研究人員曾將溶菌酶和乳酸鏈球菌素等生物抑菌成分，添加于玉米醇溶蛋白或大豆蛋白單膜中，制成食品包裝膜，既可減少環(huán)境污染，又可控制食品中病原菌的生長和由微生物引起的食品腐敗。

快速檢測技術(shù)4其他方面

隨著全球軍事戰(zhàn)略一體化步伐的加快，部隊(duì)遠(yuǎn)程集結(jié)、越洋和跨時區(qū)作戰(zhàn)已成現(xiàn)實(shí)，長距離、高強(qiáng)度的戰(zhàn)爭態(tài)勢，使得遠(yuǎn)程補(bǔ)給成為后勤給養(yǎng)保障的重要環(huán)節(jié)，這就對軍用食品的安全保障提出了更高要求。

生物檢測技術(shù)選擇性高、結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快、使用方便，在軍用食品安全檢測方面也有著廣泛的應(yīng)用前景。如采用固定化酶技術(shù)制備的酶電極、酶試紙，可以簡便快捷地檢測食品中的化學(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，也可檢測堅(jiān)果、谷物和乳制品中的微量毒素；利用生物芯片技術(shù)，可以對食品中的有毒