举二到三例说明生物技术在食品工业领域的成果.doc

举二到三例说明生物技术在食品工业领域的成果前言：生物技术是“利用生物有机体（从微生物直至高等动物、植物）或其组成部分（包括器官、组织、细胞或细胞器等）发展新产品或新工艺的一种体系”，或“操纵生物（微生物、植物、动物）的细胞、组织或酶，进行生物合成、生物转化或生物降解，大规模地生产预期产品或达到特殊目的的一门技术”。生物技术已经被应用了几个世纪，传统上它曾被集中地用于生产多种食品，如面包、奶酪、啤酒、葡萄酒以及酱油、米酒和发酵的乳制品。2在“八五”期间我国完成了180多个生物技术在食品领域中应用研究的攻关项目，并取得了重大成果。目前国际市场上以生物技术为基础的食品工业产值占食品工业总产值15以上。2002年5月，国家计委、国家经贸委和农业部联合颁布了全国食品工业“十五”发展规划，提出了食品工业发展的重点及主要方向。1关键词：生物技术、食品工业、成果随着科学技术的进步、经济的发展和人民生活水平的不断提高，人民对食品的组成、营养价值和感官的要求也越来越高。食品工业已不再是传统农业食品的概念，工业食品将在人们的日常生活中占据重要的地位。在这一进程中，生物技术已显露锋芒。尤其是近30年来，细胞生物学和分子生物学等领域在理论与方法上的突飞猛进，以及当代较高水平的科学技术背景和社会的需求，推动、促进了生物技术从传统技术转化为高技术，并形成了现代生物技术这一高科技领域，由此为食品工业的技术进步注入了新的活力。下面我们来列举几例说明生物技术在食品工业领域的成果：一、微生物酶制剂在食品工业酶制剂是从动、植物和微生物中提取制备的具有酶特性的高效生物活性物质，通常与少量载体混合而制成粉剂。从微生物细胞制备酶的流程一般包括破碎细胞、溶剂抽提、离心、过滤、浓缩、干燥几个步骤，某些酶则需纯度要求很高的酶剂须经几种方法乃至多次反复处理、利用基因工程技术不但可以成倍的提高酶的活力，而且还可以将生物酶基因克隆到微生物中， 构建生物工程菌来生产酶，仅据1995年统计，已有50%的工业用酶是用转基因微生物生产的。5在食品工业中酶有着广泛的应用，主要用于淀粉、酿造、果汁、饮料、调味品、油脂加工的领域。-淀粉酶是分布最为广泛的酶制剂，遍及微生物至高等动物。焙烤工业中的-淀粉酶一直是从大麦麦芽和细菌、真菌叶中提取的。自从1955年以及1963年在英国经过GRAS级验证后，真菌淀粉酶一直作为面包的添加剂。现在他们应用于不同领域。现代化连续焙烤过程中，在面粉中添加-淀粉酶不仅可以增加发酵率，降低生面团粘度（改进产品的体积和质地），增加生面团中糖的含量，改良面包的口感、外皮颜色和焙烤质量，还可以延长焙烤食品的保鲜时间。在食品工业中酶制剂不只是作为一种添加剂，在食品保鲜方面也有很大的应用。溶菌酶由于其专一地作用于细菌的细胞壁，使细菌溶解，而对没有细胞壁的人体细胞不会产生不利的影响，所以广泛地应用于医药、食品等需要杀灭细菌的领域。在食品保鲜方面，可用于各种食品的防腐保鲜等，如干酪、水产品、低浓度酿造酒、乳制品等其它食品的保鲜。采用溶菌酶进行食品的防腐保鲜，一般使用蛋清溶菌酶。蛋清溶菌酶对人体无害，可有效地防止细菌对食品的污染，它已广泛地用于各种食品的防腐保鲜。食品工业用酶的选择必须考虑几个原则，这些原则包括安全性、法规容许、成本、来源稳定性、纯度、专一性、催化反应能力以及在加工过程中保持稳定等。食品工业用酶的来源包括动物、植物和微生物。来源于动物的酶主要从动物的胃粘膜、胰脏和肝脏中提取得到。例如从动物的胃中可以提取胃蛋白酶和凝乳酶，从胰脏中可以提取胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶等。能够提供食品工业用酶的植物品种较多，包括大麦芽、菠萝、木瓜、无花果和大豆粉等。例如从大麦芽中提取的 - 淀粉酶和 - 淀粉酶，可以用在淀粉工业中；从菠萝茎、木瓜汁和无花果汁中提取的菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶及无花果蛋白酶可以用来生产蛋白水解物，用于防止啤酒冷沉淀和嫩化肉类等。应用于食品工业中的酶制剂来源虽然较多，但以微生物来源的酶制剂种类最多，其数量大、价格低、制备易且用途广。据统计目前从微生物中至少已发现2500 多种不同的酶类，其中绝大部分用于食品工业。在食品工业中，酶除了用于以上几大类之外，还可应用于很多方面。在开发多样化食品新制品的同时，酶的需要也是多样化的。今后，随着新酶类的发现，基因工程以及蛋白质工程的发展，可用于食品中的酶也会有新的进展，酶在食品工业中的应用前景将会更为广阔。6二、转基因技术和生物反应器所谓转基因食品（Genetically Modified Food，GMF），就是利用现代分子生物技术，将某些生物的基因转移到其它物种中去，改造它们的遗传物质，使其在性状、营养品质、消费品质等方面向人们所需要的目标转变。这种以转基因生物为原料,加工生产的食品就是转基因食品，简称基因食品。由于转基因作物产量高、价格低、耐贮运等特点，动物性转基因食品品质好、成本低、附加值高等原因，使得转基因食品的市场份额连年上升。预计转基因作物2005 年市场销售额可达80 亿美元，2010 年为200 亿美元至250 亿美元。随着转基因动植物商品化步伐的加快，大量的转基因农产品已经直接或间接被制作成人类的消费品。目前，世界各地的食品超市中均有转基因食品的销售。我国独立人工合成构建的苏云金芽孢杆菌（ICPS）晶体蛋白（BT）基因，已成功地转入我国棉花主栽品种中，获得了抗虫能力在80%以上的转基因棉花品系13个。利用细胞工程和转基因技术培育抗白粉病、赤霉病、黄矮病小麦研究，已成功地将基因导入普通小麦，而转抗肽基因的抗青枯病。马铃薯已筛选到抗性提高1-3级的株系3个。这些转基因植物大量的培育和推广，使农业生产提高了生产率。据报道，日本培育出一种籽粒富含铁蛋白的转基因水稻，这种水稻可为成年人提供每日13-15mg需铁量的30%-50%。近几年来，转基因动物也开始源源不断地出现，人们将所需的基因直接导入哺乳动物如鼠、兔、羊、猪的体内，使这种目的基因在哺乳动物的乳腺内表达，从而可以从这些转基因动物的乳汁中获取目的基因产物，此项技术已开始应用于生物医药产业的开发。这种利用转基因动物乳腺生物反应器生产药物蛋白，不仅产量高，易提纯，表达产物经过充分修饰和加工，具有稳定的生物活性，而且投资成本低，药物开发周期短，经济效益高，澳大利亚科学家利用基因工程培育一种富含蛋白质的苜蓿新品种。豌豆中的白蛋白与其他植物中白蛋白不同，他在瘤胃中不分解，几乎全部被羊所吸收。用这种苜蓿新品种可促进羊毛生长，苜蓿作为理想的蛋白质饲料作物之一，21世纪将有很大的需求量。三、 发酵工程的应用发酵工程是将微生物学、生物化学和化学工程学的基本原理有机的结合起来，是一门利用微生物的生长和代谢活动来生产各种有用物质的工程技术。发酵工程技术是最早应用于食品领域的生物技术。采用现代发酵设备使经优选的细胞或经现代技术改造的菌株进行放大培养和控制性发酵，获得工业化生产预定的食品或食品功能成分。 发酵工程的内容是随着科学技术的发展而不断扩大和充实的。现代的发酵工程不仅包括菌体生产和代谢产物的发酵生产，还包括微生物机能的利用。其主要内容包括生产菌种的选育，发酵条件的优化与控制，反应器的设计及产物的分离、提取与精制等。在食品工业中，主要用于微生物蛋白、氨基酸、新糖源、饮料、酒类和一些食品添加剂(柠檬酸、乳酸、天然色素等)的生产。利用发酵工程生产功能食品或功能性成分，如低聚糖、糖醇、单细胞蛋白、EPA、DHA、r-亚麻酸、有益菌。利用酶工程制取高蛋白富含多种氨基酸和微量元素的功能食品，如以动植物、微生物蛋白为原料，利用酶技术将蛋白质分解成多肽和氨基酸，可作为功能食品或营养强化食品的原料。利用乳糖酶水解乳糖，加工出低乳糖食品作为乳糖缺乏者的保健饮品。从植物中萃取食品添加剂、成本高，且来源有限；化学合成法生产食品添加剂随成本低，但化学合成率低，周期长，且常可能危害人体健康。因此，生物技术，尤其是发酵工程技术已成为食品添加剂生产的首选方法。目前，利用微生物发酵生产的食品添加剂主要维生素（VC、VB12、VB2）甜味剂、增香剂和色素等现代发酵产品。多年来人们一直用酵母发酵生产酒精。近年来广泛研究了细菌发酵生产酒精以期得到耐高温、耐酒精的新菌种。例如，日本从土壤中分离得到一株酒精生产菌（TB-22），它能利用稻草，废木材和纤维素生产酒精。味精生产线广泛采用双酶法糖化发酵工艺取代传统的酸法水解工艺可提高原料利用率10%左右。在鲜牛奶生产酸性饮料工艺中，运用加入添加剂和。高压均质乳化的方法解决了酪蛋白 在酸性条件下产生沉淀分离的技术问题，为牛乳深加工创出一条新路，以上等等方面，无不为我们展示了发酵技术在食品科学中的诱人前景。17生物技术在食品工业中应用展望近20年来，美国、日本等国，生物技术在经济发展中起到越来越大的作用。我国政府把生物技术列于微电子、信息、航天、新能源、新材料等高技术的首位，组织跟踪和攻关，并给予高强度支持。只有培育出高产的粮食作物及基因工程食品，才能满足对食物的要求。现代基因工程技术将为农业带来新的绿色生命，给人们更加丰富、更有利于健康、更富有营养的食品，将为人类发挥无穷无尽的力量。生物技术在食品工业上的应用具有极广阔的前景和美好的未来。3参考文献1徐新来 1996，(16)，3，2-32曾益滔1999，(34)，4，1-33刘虎城2000，1，43-444熊瑜2000，1，32-345彭小平，陈萍2000，(26)，1，45-476郑元平，袁康培等.微生物酶制剂在食品工业中的应用与安全J.2003,256-260.7曾邦哲，转基因动物表达系统 - 转基因蛋策略, 转基因动物通讯，1994年11月8曾邦哲. 转基因鸟类输卵管药物表达反应器, 转基因动物通讯, 1995年3月.9曾邦哲，转基因动物的基础与应用研究，生物技术通报，1997年6期.10陈学进，曾申明，李和平.动物生物反应器J.国外畜牧科技，1998，25(1)：39-43. 11袁建民，胡建宏，李青旺，等.动物乳腺生物反映器研究进展J.中国农学通报，2006,3：20-25. 12张忠诚.动物乳腺生物反映器的原理及研究进展J.中国奶牛，2006,4：9-12. 13邱磊，郭葆玉.转基因动物反映器的基因构建与表达J.国外医学，1999，22(5)：41-44. 14孙博兴,侯万文,