微生物工程在保健食品开发中的应用.doc

本文档系作者精心整理编辑，实用价值高。微生物工程在保健食品开发中的应用;摘要:通过现代工技术手段,由微生物的某种特定功能,可以生产出人类所需要的保健产品。介绍了微生物工程在乳酸菌及其发酵制品:膳食纤维、活性多糖、氨基酸、维生素、核苷酸、酶制剂、红曲米、糖醇、多不饱和脂肪酸、类胡萝卜素及活性微量元素开发中的应用。关键词:微生物工程;保健食品;微生物微生物工程包括微生物细胞的培养、遗传性状的改变及微生物细胞的直接利用或获得细胞代谢产物等。利用微生物生长速度快、生长条件简单以及代谢过程特殊等特点,在适合条件下,通过现代化工程技术手段,由微生物的某种特定功能生产出人类需要的产品称为微生物工程,亦称发酵工程。自古以来人类就利用微生物自然发酵技术创造出许多产品。20世纪70年代以来,以基因工程为代表的现代生物工程的诞生使微生物工程的发展进入了崭新的阶段基因重组技术和细胞融合技术,创造出许多具有特殊功能的“工程菌”,使微生物从来不能产生的一些物质变成了微生物发酵成品,为微生物工程开辟了新的领域。本文作者简要介绍了微生物工程在保健食品及保健食品素材(功效成分)开发中的应用。1膳食纤维利用巴氏醋酸菌、木醋杆菌等微生物发酵法生产的细菌纤维素具有很好的持水性、粘稠性、稳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针菇多糖、银耳多糖、香菇多糖、灵芝多糖、猴头菇多糖、茯苓多糖、虫草多糖等具有免疫激活、抗肿瘤、抗衰老、降血糖、降血脂、保肝、防血栓等多种生理功能2。上述真菌的菌丝体可采取深层发酵培养制取,然后提取真菌多糖。发酵法生产真菌菌丝体的基本工艺:斜面母种摇瓶菌种种子罐发酵发酵罐深层发酵后处理(分离菌丝体)2。2.2葡聚糖葡聚糖又称右旋糖酐(dexran),具有抗血栓、改善微循环等生理功能。葡聚糖可由蔗糖经肠膜明串珠菌发酵制得3,4。3氨基酸3.1L-苯丙氨酸用红酵母菌种二级发酵,培养具有苯丙氨酸解氨酶活性的细菌培养物,以此作为生物催化剂,在肉桂酸/氨水液中保温反应,由酶催化制得5。3.2L-缬氨酸以葡萄糖、尿素、无机盐等为原料,用产谷氨酸微球菌、产氨短杆菌、产气杆菌等为菌种发酵制得3。3.3L-异亮氨酸以糖、氨、-氨基丁酸为原料,用黄色小球菌或枯草杆菌发酵而得4。3.4L-谷氨酰胺以葡萄糖等糖类为原料,经黄色短杆菌发酵制得。此外,赖氨酸、色氨酸、苏氨酸、亮氨酸、精氨酸、半胱氨酸、脯氨酸等氨基酸亦可由微生物发酵法制得57。4维生素4.1维生素B2(VB2)由阿氏假囊酵母等微生物发酵后,从发酵液中分离、提取制得。4.2维生素B12(VB12)由黄杆菌、丙酸杆菌等细菌及灰色链霉菌等经培养发酵后分离精制而得。4.3维生素C(Vc)D-葡萄糖H2/NiD-山梨醇弱氧化醋酸杆菌L-山梨糖氧化葡萄糖杆菌、条纹假单胞菌2-酮基-L-谷洛酸MeOH/H+甲基-2-酮基-L-谷洛酸MeO-L-抗坏血酸(Vc)24.4维生素D2(VD2)先由发酵法生产啤酒酵母,从啤酒酵母中分离提取出麦角甾醇后经紫外线照射而得。此外,VE、VK、L-肉碱等亦可由发酵法生产8,9。5核苷酸5.15-腺苷酸L(AMP)先由发酵法生产产蛋白假丝酵母,用热水提取核酸后,经核酸酶、磷酸二酯酶水解制得7。5.25-肌苷酸(IMP)先由发酵法生产酵母,自酵母提取核酸后经核酸酶、磷酸二酯酶处理制得10。6酶制剂6.1乳糖酶在乳清、氨水中接入脆壁酵母,30通风培养,收集酵母,洗净后于-18速冻,然后用乙醇处理制得。将乳糖酶加入牛乳可供乳糖不耐症患者饮用11。6.2超氧化物歧化酶(SOD)由细菌(Bacillus;Serratia)或绿色木霉培养后的培养液用水提取而得。SOD具有清除体内过剩自由基、抗衰老、消除疲劳等保健功能2。6.3L-天冬酰胺酶L-天冬酰胺酶具有抑制肿瘤细胞生长的作用。铜绿色极毛杆菌、软腐欧氏杆菌、粘质赛氏杆菌、大肠杆菌(E. Coli)均能产生L-天冬酰胺酶。E.ColiAS1.375发酵法生产L-天冬酰胺酶的工艺流程如下:斜面E.Coli菌种肉汤菌种种子菌种发酵液湿菌体干菌体提取液粗酶精制成品7红曲米红曲米亦称红曲,其制造工艺为:将稻米清洗后用0.2%柠檬酸水溶液浸泡,蒸熟,冷却至45接种红曲霉,经发酵、干燥制成。除上述固态发酵法外,亦有深层发酵法生产红曲。红曲为天然色素(着色剂),含有红曲红素等6种色素。红曲还具有降血脂、降血糖的保健功能。红曲所含莫那克林K(monacolin K)具有降低血清胆固醇的作用12,红曲红素及红斑素具有防治胺血症的功能13。8糖醇8.1赤藓糖醇淀粉经酶解成葡萄糖后,由嗜高渗酵母发酵后浓缩、结晶、分离、干燥制得14。8.2木糖醇利用酵母发酵法由木糖生产木糖醇15,16。9多不饱和脂肪酸(PUFA)9.1-亚麻酸可利用毛霉、根霉、深黄被孢霉等霉菌发酵后分离、提取制得。9.2花生四烯酸可利用青霉、被孢霉发酵后分离、提取制得。9.3二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)可利用苔藓、高山被孢霉、硅藻、隐甲藻等发酵后分离、提取制得17,18。10类胡萝卜素10.1虾青素虾青素是一种类胡萝卜素,它有极强的抗氧化性能,具有抑制肿瘤、增强免疫力等保健功能。虾青素可由红发夫酵母发酵后分离、提取制得19,20,也可由雨生红球藻发酵培养后分离、提取制得19。10.2类胡萝卜素可利用三孢布拉霉和红酵母发酵后分离、提取制得21。11微量活性元素11.1富硒酵母在麦芽汁中加入亚硒酸钠溶液,使麦芽汁中含硒达5 mg/kg,接入啤酒酵母,通气培养后,分离出酵母,洗净、干燥、粉碎而成3。11.2富铬酵母啤酒酵母在铬盐培养液中发酵后,分离出酵母,洗净、干燥、粉碎制成。此外,还可利用酵母发酵法生产富锌酵母、富锗酵母等,利用食用菌深层发酵法生产富碘金针菇、富锗灵芝等16,22。12乳酸菌及其发酵制品乳酸菌是一类以发酵利用碳水化合物产生大量乳酸的细菌。乳酸菌具有维持肠道正常菌群平衡,抑制腐败菌繁殖,防止有害物质产生,延缓衰老,抗肿瘤、降血脂、胆固醇,增强免疫力等健功能23,24。乳酸菌制剂有片剂、冲剂、口服液、胶囊等,双歧杆菌耐酸肠溶微胶囊可使活菌顺利通过胃进入肠道发挥作用25。乳酸菌发酵制品有酸牛乳、酸豆乳、酸性酪乳、乳酸发酵果汁(苹果汁等)、乳酸发酵蔬菜汁(胡萝卜汁、番茄汁等)、谷物(大米、小米等)乳酸菌饮料及其他乳酸菌饮料23,24。近年来,乳酸菌在花粉食品制造上也得到了应用。花粉营养丰富,含有核酸、多种酶类等生物活性物质,但花粉外部有一层坚硬的细胞壁,直接食用花粉,无法消化吸收。利用从蜂房中分离筛选出的乳酸菌,模拟蜂房中的温湿度进行发酵破壁,破壁率超过95%,花粉破壁后经低温真空干燥制成粉剂,具有良好的营养保健作用26。13微藻13.1小球藻小球藻是一种单细胞绿藻,富含蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素及矿物质,营养全面而丰富,所含食物纤维,复合脂质(磷脂、糖脂)、糖蛋白、核酸等生物活性物质具有调节血脂、增强免疫力、抗肿瘤等保健功能。其所含小球藻生长因子(CGF)具有促进乳酸菌等生长的作用。小球藻可采用池塘培养、封闭式光照反应器培养,亦可采用发酵罐异养发酵生产27,28。13.2螺旋藻螺旋藻是蓝藻门的一种多细胞的丝状微藻。螺旋藻富含优质蛋白,必需脂肪酸(亚油酸等)、维生素及矿物质,还含有螺旋藻多糖、藻蓝素、-高甜菜碱、微量元素等生物活性物质,具有抗疲劳、降血脂、增强免疫力、抗衰老、抗肿瘤等多种功效,是一种天然保健食品。螺旋藻可采用池式培养及封闭式生物反应器培养。