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固定化细胞技术的食品工业应用

摘要:固定化细胞技术是一种现代化高新技术,该种技术将细胞、酶、原生质等物质束缚于特殊相中,使之与整体流体分割开来,但是可以实现与效应物与低物的分子交换。目前,固定化细胞技术已经在环保、化工、制药、食品等领域中得到了应用。本文就固定化细胞技术在食品工业中的应用进行分析。

关键词:固定化细胞技术;食品工业;应用

固定化技术最早产生于上世纪60~70年代,是指利用化学或物理方式将酶或细胞固定在载体上,可以有效的提升酶的稳定性。固定化细胞技术是食品中经常使用的一种技术,酶的效力在反复的反应中不会流失,可以连续生产,节约成本,因此得到广泛的应用。

一、固定化细胞的优缺点

固定化细胞较之固定化酶有下列优点:一是细胞中的酶直接发挥作用,不用直接从微生物细胞中提取出来,这样既能有效的保证酶的活性,也可以降低成本;二是细胞的繁殖速度快稳定性高;三是较之提取出来的酶,细胞中的酶的稳定性更好;四是细胞中的酶可以连续反应,操作简便;固定化细胞也有一些缺点,首先,菌体具有自溶的特点,要防止菌体自溶,保持菌体的完整性,从而提高产品的纯度;其次,细胞中的蛋白酶容易分解,要采用一定的技术防止这种情况的发生;再次,细胞中有多种菌,会影响细胞的固定性,为了防止副作用的发生,要有效抑制其它酶的活性。

二、细胞固定化的方法

细胞固定化有许多的方法,企业可以根据自己的情况合理的选用。(一)吸附法吸附法分为表面吸附法和细胞聚集法两种,其中表面吸附法是指利用微生物本身的吸附能力,将细胞固定在载体中。可以充当吸附细胞的载体有多种,例如高岭土、多孔硅、活性炭等多孔性的物质[1]。细胞聚集法是指利用细胞本身的聚集性,将细胞大面积的培养,从而提升细胞的浓度。(二)包埋法包埋法是最常用的一种方法,分为凝胶包埋法和微胶囊法两种,凝胶包埋法是将细胞用凝胶来包埋固定,生产啤酒、酒精、抗生素一般采用这种方法。微胶囊法是利用胶囊将细胞包埋起来,以利于长期保存。(三)共价结合法共价结合法对于条件的要求比较严格,没有很专业的技术不容易成功。它是利用氨基、羧基等反应基因,与已经活化的载体相互融合形成共价键,从而让细胞固定在载体中[2]。(四)交联法交联法是利用戊二醛、甲苯二异氰酸酯等交联剂,直接与细胞上的氨基、酚基等反应集团进行反应,让各个细胞之间相连,形成网状的结构,从而形成固定化细胞。

三、固定化细胞技术在食品工业中的应用

固定化细胞技术在食品中有非常广泛的应用,并且取得很好的效果。现阶段固定化细胞技术不仅仅应用于食品加工上,在制药技术、化学分析、环境保护方面也有广泛的应用。

(一)果葡糖浆的生产

首次利用微生物菌体生产果葡糖浆是在1966年的日本,并且取得了很大的成功,随即投入了生产[3]。1969年将技术进行进一步提升,利用菌体热固法生产出固定化细胞,实现连续化的生产,有效的提升了果葡糖浆的质量。在生产的过程中,首先在微生物中水解出葡萄糖,然后再将葡萄糖转化为比较甜的果糖,再提炼浓缩就可以成为果葡糖浆。

(二)柑桔类果汁的脱苦

常用的柠檬苦素类脱苦酶其PH值为碱性,但是不适用柑桔的加工生产中使用,可以采用细胞固定化的技术,将细胞固定在载体中,用于柑桔果汁的脱苦。利用固定化细胞技术,对于PH值不再有特殊的影响,可以有效的进行具有酸性特征的柑桔的脱苦。固定化细胞技术的使用,有效的解决了柑桔果汁的脱苦问题,让柑桔果汁的口感更好,更能符合消费者的需求。

(三)酱油生产

酱油是每个家庭厨房中的必需品,采用固定化细胞技术可以更有效的促进酱油的生产。通过固定化细胞技术生产酱油,可以缩短生产周期,提升酱油的口感,让酱油的质量更加优越。在生产的过程中,将固定化细胞放置在搅拌罐的反应器中与过滤装置有效的结合,让它们做出反应,即可生产出风味良好的酱油产品。

(四)酿酒

酿酒是固定化细胞技术另一项重要的应用,较之传统的酿酒技术,利用固定化细胞酿出的啤酒香气更浓、澄清度更高,口感更好,并且酵母菌得到更好的发酵,让其中的麦芽糖得到广泛的应用。目前,固定化细胞技术已经广泛的应用于酿酒领域,并取得了很好的效果。另外固定化细胞技术也可以应用于米酒的酿造和酒精的生产中[4]。固定化细胞技术在食品工业生产中的应用还非常多,如固定a-淀粉酶、固定化氨基酰化酶的生产中,目前,很多固定化细胞与固定化酶还处在试验阶段,其中还有一些技术难题尚未克服,很多还处于研究和开发中,但它已经给我们指明了发展方向,随着固定化技术的发展,将会有更多的固定化酶、细胞、原生质体应用于生产。

四、结语

目前,各个国家都开始将固定化细胞技术应用在工业生产领域之中,其应用范围已经超过了食品加工、制药工业与轻化工业,扩展至环境保护、化学分析、能源开发等新型领域中,在下一阶段下,固定化细胞技术将表现出更好的发展前景。总之,固定化细胞技术利用了细胞密度高、繁殖速度快和耐毒害性好的特点,在食品工业的生产中表现出很高的优势。固定性细胞技术还有许多优良的性能没有发挥出来,我们要加大固定化细胞技术的研究,让其更好的为我们服务。

参考文献:

[1]韩文静.固定化酶的新型制备方法及其在食品工业中的应用[J].食品工业科技,2009(02).

[2]毛跟年,李丽维,齐凤.固定化酶应用研究进展[J].中国酿造,2009(08).

[3]乔德亮,胡冰,曾晓雄.酶固定化及其在食品工业中应用新进展[J].食品工业科技.2008(01).

[4]李晔.酶的固定化及其应用[J].分子催化,2008(01).

作者:李轩逸 单位:湖南省长沙市麓山国际实验学校

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