【文章內(nèi)容簡介】 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)展對于解決食物短缺，緩解人口增長帶來的壓力，豐富食品種類，滿足不同消費需求，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)行社會生產(chǎn)或為社會服務(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越突出，而生物技術(shù)這項高新技術(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,提高食品的營養(yǎng)價值利用基因工程、細(xì)胞工程改造動物、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養(yǎng)價值、風(fēng)味品質(zhì)得到改善,食品儲藏和保存時間有所延長。我國利用基因工程技術(shù)培育的轉(zhuǎn)基因抗病番茄、抗病甜椒,目前累計種植3,000多畝,耐貯番茄在室溫下儲藏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)用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，延長了保質(zhì)期，同時也改善了食品品質(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、I＋G、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)出肉味更逼真、強(qiáng)度更高的天然肉類香精。微生物與酶已被證實在食品風(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。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，是一門利用微生物的生長和代謝活動來生產(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啤酒酵母的改造。Henderson等以質(zhì)粒pEⅡ13∶1和pEHBⅡ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，新的酵母會不斷被開發(fā)出來。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，無疑對食品保鮮和新型食品形態(tài)的開發(fā)產(chǎn)生積極的影響。通過生物技術(shù)進(jìn)行特定功能食品酶制劑的開發(fā)也呈現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢。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上找到對應(yīng)的核苷酸序列。同時，由于微生物的DNA序列相對高等生物來說結(jié)構(gòu)簡單，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。近年來廣泛研究了細(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（TB22），它能利用稻草，廢木材和纖維素生產(chǎn)酒精。味精生產(chǎn)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)問題，為牛乳深加工創(chuàng)出一條新路，以上等等方面，無不為我們展示了發(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DNA進(jìn)行操作，將DNA從一個生物轉(zhuǎn)化至另一個生物(重組DNA技術(shù))，這樣可以將任何生物的性狀轉(zhuǎn)移到植物、動物和微生物中。這項技術(shù)現(xiàn)已用于改造或轉(zhuǎn)化當(dāng)今用作食品的植物、動物和微生物。與此同時，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)和動物、植物細(xì)胞大量控制性培養(yǎng)技術(shù)，按照預(yù)定的設(shè)計改造遺傳物質(zhì)和進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)?；蚬こ毯图?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，使食品的營養(yǎng)價值、風(fēng)味品質(zhì)得到改善，食品儲藏和保存時間得以延長。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5000萬頭小牛，造成酶成本不斷提高。現(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，并已實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，為奶酪工業(yè)提供了廉價而充足的凝乳酶。據(jù)1995年統(tǒng)計，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、簡便地測定食品中的化學(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)藥殘留的快速檢測中推廣應(yīng)用?？蛇m用于葉菜、豆芽、瓜、果等，可檢測有機(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，檢測谷物、堅果、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和RNA片斷，使其達(dá)到能夠檢測出的數(shù)量，可用于檢測食品中微量的細(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,延長貨架期。（六）在食品包裝中的應(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)很難滿足人們對包裝的要求。曾有很多專家呼吁用生物技術(shù)來改造我們的食品工業(yè)和包裝工業(yè)。實際上，專家們所談到的生物技術(shù)就是指現(xiàn)代生物技術(shù)。現(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，可以延長食品的保鮮保質(zhì)期。細(xì)胞壁溶解酶的最大特點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,可以快速簡便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,檢測谷物、堅果、牛奶中是否含有微量毒素。利用PCR技術(shù)可迅速檢測是否為轉(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題，給全人類帶來難以估量的經(jīng)濟(jì)效益。生物技術(shù)已深入到食品工業(yè)的各個環(huán)節(jié)，對食品工業(yè)的發(fā)展發(fā)揮越來越重要的作用。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)展必將給人們帶來更豐富，更有利于健康，更富有營養(yǎng)的食品，并