食品工业中生物工程技术的应用

摘要：随着世界人口的不断增长，以及人们生活水平的显著提高，社会对食品的需求在不断加强。而生物工程技术作为一项应用微生物、动植物细胞以生产具有应用价值产物的新型技术，在食品工业中得到了飞速的发展和应用。本文重点分析了基因工程、酶技术以及发酵工艺等生物工程技术在食品生产、加工中的应用，对于提高食品生产加工效率，以及对生物工程技术的进一步研究具有一定的参考意义。

关键词：生物工程技术；食品工业；应用

生物工程技术是一项依靠微生物、动植物体作为反应容器进行生产加工的科学技术，兴起于20世纪70年代，结合现代工业的发展，已经形成了与工业、农业、医疗、食品、能源等行业相结合的综合型技术。生物技术在食品工业中的应用主要包括了基因工程、酶工程、细胞工程和发酵工程等。以上技术在食品生产加工的各个环节均有重要的应用。

1.生物工程技术在食品生产中的应用

1.1动物源性与植物源性食品的改良

通过转基因技术可以使植物和动物获得某些特定的优良性状，以达到改良食品成分、产量、营养价值等效果。其在动物源性食品生产上的应用尚处于研究阶段，实验显示，通过转基因技术改良的动物具有生长速度加快、肉质提高、抗病能力增强等特点，如通过生物技术改变牛乳成分，生产含有丰富改良蛋白的牛乳，降低牛乳中的乳糖含量。而在农作物上的应用主要着眼于在增强作物产量以及抗病虫害能力。例如通过基因修饰技术提高马铃薯中的碳水化合物，控制小麦面粉的黏弹性和加工性能等。除了直接对动植物采用基因修饰技术以外，还可以利用生物技术生产畜用激素，提高牛乳产量，或增加禽畜的瘦肉比例等。但需要指出的是，采用基因技术生产的食品安全性一直受到质疑，相关问题还有待进一步研究。

1.2新型食用资源的开发与生产

生物工程技术可以开发生产多种新型食用资源，其中较受关注的有微生物蛋白等。微生物蛋白也叫单细胞蛋白，是用工农业废料和石油废料人工培养生产的微生物菌体。微生物蛋白并不是纯蛋白，而是包含有丰富蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸以及维生素、无机物等混合物组成的细胞团。由于采用微生物繁殖，微生物蛋白的原料来源极为广泛，秸秆、木屑、有机废水、石油、乙醇等废物废料都可以作为微生物蛋白的生产原料；同时，微生物蛋白的生产效率很高，产量高且不受地区、季节和气候限制。在应用上，微生物蛋白不仅可以作为营养丰富的饲料蛋白，还可以加工生产“人造肉”等食品。由于微生物蛋白中氨基酸种类丰富，并含有多种微生物，可以弥补一般粮食中氨基酸种类不全的缺点，常用来加工生产食品添加剂以提高食品的营养价值。需要特别说明的是，在目前生产的微生物蛋白中，由于核酸含量过高，有引起痛风等疾病的风险，其安全性仍待进一步研究和改善。

1.3发酵饮料的生产与改良

饮料作为食品工业的支柱产业之一，越来越多的生物技术在其中得到了广泛而高效的应用。其应用主要集中于发酵饮料的改良、酶工程在啤酒生产中的应用以及果胶酶的使用等。发酵饮料是应用微生物活动制造的风味独特而营养丰富的饮料产品，发酵乳以动物乳为原料，将乳酸菌、酵母菌等特定微生物加入杀菌后的动物乳中，经混合发酵制成，由于其营养价值和口感较好，受到消费者的广泛欢迎；植物蛋白发酵饮料与发酵乳类似，由蛋白质含量较高的核果类接种乳酸菌制成，容易被人体吸收。在现代的啤酒生产中，应用了固定化啤酒酵母技术，通过将酵母细胞固定在基质材料中，来缩短啤酒发酵时间，提高发酵质量；同时利用β-葡聚糖酶讲解β-葡聚糖以提高啤酒的持泡性。果胶酶在果汁生产中主要起到将果汁提取、澄清、过滤的作用。目前主要使用多种不会产生毒素的曲霉作为产酶菌，现已广泛应用于果汁果酒的工业生产。

2.生物工程技术在食品加工中的应用

2.1生产食品添加剂

常用的食品添加剂按制备途径可以分为天然食品添加剂、化学合成添加剂以及生物技术制备添加剂等。其中生物技术的主要应用有调味品的制备，即以豆泊、高粱、麸皮等为原料，选择合适的菌株发酵以制备呈特定味道的可食用物质。如利用枯草杆菌生产核苷酸以制备味精，利用醋酸杆菌发酵乙酸生产食醋等；还可以利用生物技术制备食品着色剂，市面上由微生物发酵制得的着色剂有红曲红色素、β-胡萝卜素、维生素B等，一些带有鲜艳颜色的食品，如红腐乳等也是微生物发酵的产物；另外，利用微生物生产的增稠剂如黄原胶等也得到了一定的应用。

2.2在食品保鲜防腐上的应用

生物保鲜技术的一般机理为隔离食品与空气的接触，以延缓氧化作用；或者利用本身具有良好抑菌作用的生物保鲜剂，以起到防腐保鲜的作用。例如使用微生物及其代谢产物保鲜，就是利用微生物产生抗生素或抗菌肽，以抑制果蔬表面的细菌、真菌、原虫等微生物。另外，还可以利用天然提取物中的活性物质来抑制果蔬中酶的活性，以及在果蔬表面形成抗氧化膜，以达到保鲜防腐的效果。

2.3在食品安全检测中的应用

生物技术在食品安全检测中也得到了广泛应用。基因探针法又叫做分子杂交技术，是利用DNA碱基互补配对的特性来监测DNA序列的一项技术，通常用来监测食品中存在的大肠杆菌、沙门氏菌和葡萄球菌等有害微生物，其精确度高且操作便捷，不足之处是成本较高；而生物芯片技术是按照有序排列在载体表面的大量生物分子的特异性亲和反应进行分析，相对于传统方法，生物芯片技术具有数据可靠且自动化程度高的特点。

结语：

21世纪的生物技术的时代，随着生物工程技术的发展，其在食品工业领域的应用也会得到飞速发展。有效利用生物工程技术，不仅能够大幅度提高食物的产量，还可以生产出符合人类营养要求的特定效用的食品。发展生物工程技术在食品工业中的应用，对于我国这样一个处于高速发展中的人口大国来说，有着重大的战略意义。

参考文献：

[1]郭玉华,李钰金,吴新颖.生物技术在食品工业中的应用进展[J].肉类研究,2010,07:15-17.

[2]姜思远,郭明英,吴艳玲.生物技术在食品生产加工与检测中的应用[J].内蒙古石油化工,2014,22:124-125.

作者：薄惠 王辉 单位：黄河科技学院医学院