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现代生物技术在食品工业中的应用
现代生物技术的迅猛发展,成就非凡,推动着科学的进步,促进着经济的发展,改变着人类的生活与思维,影响着人类社会的发展进程。现代生物技术的成果越来越广泛地应用于医药、食品、能源、化工、轻工和环境保护等诸多领域。生物技术是21世纪高新技术革命的核心内容,具有巨大的经济效益及潜在的生产力。专家预测,到2010~2020年,生物技术产业将逐步成为世界经济体系的支柱产业之一。生物技术是以生命科学为基础,利用生物机体、生物系统创造新物种,并与工程原理相结合加工生产生物制品的综合性科学技术。现代生物技术则包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等领域。在我国的食品工业中,生物技术工业化产品占有相当大的比重;近年,酒类和新型发酵产品以及酿造产品的产值占食品工业总产值的17%。本文主要就现代生物技术的五个主要方面即基因工程、细胞工程、蛋白质工程、酶工程、发酵工程技术在食品工业中的应用进行综述。
在食品发酵中的应用
(一)改良面包酵母菌的性能面包酵母是最早采用基因工程改造的食品微生物。将优良酶基因转入面包酵母菌中后,其含有的麦芽糖透性酶及麦芽糖的含量比普通面包酵母显著提高,面包加工中产生二氧化碳气体量提高,应用改良后的酵母菌种可生产出膨润松软的面包。
(二)改良酿酒酵母菌的性能利用基因工程技术培育出新的酿酒酵母菌株,用以改进传统的酿酒工艺,并使之多样化。采用基因工程技术将大麦中的淀粉酶基因转入啤酒酵母中后,即可直接利用淀粉发酵,使生产流程缩短,工序简化,革新啤酒生产工艺。目前,已成功地选育出分解β-葡聚糖和分解糊精的啤酒酵母菌株、嗜杀啤酒酵母菌株,提高生香物质含量的啤酒酵母菌株。
(三) 改良乳酸菌发酵剂的性能乳酸菌是一类能代谢产生乳酸,降低发酵产品pH值的一类微生物。乳酸菌基因表达系统分为组成型表达和受控表达两种类型,其中受控表达系统包括糖诱导系统、Nisin诱导系统、pH 诱导系统和噬菌体衍生系统。相对于乳酸乳球菌和嗜热链球菌而言,德氏乳杆菌的基因研究比较缺乏,但是已经发现质粒pN42和PJBL2用于构建德氏乳杆菌的克隆载体。有研究发现乳酸菌基因突变有2种方法:第一种方法涉及(同源或异源的)可独立复制的转座子,第二种方法是依赖于克隆的基因组DNA 片断和染色体上的同源部位的重组整合而获得。通过基因工程得到的乳酸菌发酵剂具有优良的发酵性能,产双乙酰能力、蛋白水解能力、胞外多糖的稳定形成能力、抗杂菌和病原菌的能力较强。
蛋白质工程技术在食品工业中的应用
1;改善凝乳酶性质
在干酪加工中, 凝乳酶作为重要的凝结剂而被广泛应用。在动物凝乳酶供应紧缺的情况下, 市场上开发出了多种微生物凝乳酶。但由于其它酶类在特异性、凝结活性、蛋白分解活性、最适pH 值、热稳定性等性质上与天然凝乳酶有一定的差异, 因此在食品加工中易引起产量降低和成熟中出现不良风味的缺点。通过凝乳酶蛋白质工程技术的研究, 目前已经在解释酶的某些结构与功能性质、基团与功能性质、酶的翻译和激活等方面取得了一定进展, 在改变酶的某些性质方面取得了一定效果。这项工程可以潜在地增强和优化凝乳酶的各项酶学性质, 为凝乳酶资源的开发和在食品加工中的合理利用带来了光明的前景。
2;研究和优化纤维素酶的性质
纤维素酶是糖苷水解酶的一种, 它可以将纤维素水解成单糖,