食品工程中现代生物技术的应用

时间：2024-05-14

郑昆，杨红

（1．吉林化工学院工程学院，吉林吉林 132022；2．吉林通用航空职业技术学院，吉林吉林 132000）

食品工程在民生工程中占据着关键地位，直接影响到社会的稳定发展。进入新时期后，人们对食品工程的要求也随之提高。只有在食品生产、加工等各个环节内充分应用现代生物技术，才可以加快食品工程的发展。现代生物技术的类型众多，不同类型的技术具有差异化的应用形式。为切实凸显现代生物技术的价值和优势，相关部门应准确把握各类生物技术的特征，在食品工程中深度应用前沿技术成果。

1 现代生物技术的常用类型

1.1 生物酶技术

生物酶工程指的是在特定的生物反应装置中利用酶的生物催化功能及其他工程手段，将相应的原料转化为有用物质，且应用于社会生活中[1]。生物酶工程的内容众多，涉及到酶制剂、酶反应器等。其目前在食品工业中应用较为广泛。

1.2 发酵技术

该技术是利用微生物的发酵作用，通过对微生物发酵过程进行控制，将发酵产品大规模生产出来。发酵技术具有较为悠久的历史，目前已在酸奶、酒类、调味品等食品生产中应用较多。

1.3 细胞工程技术

该技术综合利用细胞生物学原理及工程学技术，对细胞遗传性进行有计划地改变或创造。其中，细胞融合、移植细胞等是目前常用的改造技术。

1.4 蛋白质工程技术

该技术依据蛋白质分子的生物功能及结构规律，以基因合成或基因修饰等手段制造新的蛋白质，或对现有蛋白质进行改造，以便满足人们的生产生活需求。近些年来，我国在蛋白质合成与生产等方向进行了深入研究，一系列前沿成果被应用于食品工程中[2]。如在食品生产中难以直接提取自然界中的酶种，而通过蛋白质技术的应用，能够对纤维酶、凝乳酶等进行改良。

1.5 基因技术

该技术是通过重组基因对生物体的遗传特性进行改变，在具体实施中，向生物体内导入新细胞，即会有新的生物体品种生成。

2 现代生物技术在食品工程中的主要应用领域

2.1 食品开发

食用资源开发是食品工程的重要领域，20世纪英国开发出“真菌蛋白”后受到全世界的关注[3]。通过研发微生物食用资源，人们对蛋白质的需求可以得到充分满足。同时，微生物具有较快的生长速度，可促使食品的生产、制作成本得到降低。其中，微生物食品的典型代表为单细胞蛋白，其含有的蛋白质、维生素、微量元素等十分丰富，与亚健康人群的营养需求十分吻合。

2.2 食品加工

食品加工是食品工程的重要环节，现阶段在食品加工环节已广泛应用现代生物技术。在现代生物技术的作用下，不仅食品风味可以得到改变，食品加工成本也可得到降低。例如，在玫瑰花食品加工中，要应用到具有浓厚香味的香玫瑰，由于此种玫瑰的培育难度较大，整体数量偏少，导致增加了食品的加工成本[4]。而基于现代生物技术的支持，可向香味较淡的观赏性玫瑰品种中导入香玫瑰的产香基因，使食品生产的原材料来源得到扩大，有助于食品加工成本的降低。再如，过去加工肉类食品时，人们往往会舍弃掉碎肉，这样将会浪费大量资源。而通过应用转谷氨酰胺酶，可将碎肉进行重组，不仅肉制品外观得到美化，资源浪费问题也可得到遏制。此外，在制作南瓜类饮料时，可按照1∶1的比例应用保加利亚乳杆菌与嗜热链球菌，这样饮料的口感、风味等皆可得到改善。

2.3 食品发酵

在多类食品生产中，皆需经过发酵这一工序。通过在发酵环节应用基因工程等现代生物技术，可有效生产、改造发酵菌种。以面包酵母菌为例，利用基因工程技术对其进行改造后，将会显著提高面包酵母的性能。同时，通过应用基因工程技术，也可科学改良发酵工艺，促使食品品质得到提升。如利用基因工程技术可培育出酿酒酵母，有效改进了传统的酿酒工艺，使酒类产品的香浓度得到了显著提升。

2.4 食品改良

微生物菌种在酸奶、酱油等食品生产中应用较为广泛，微生物菌种会在很大程度上影响到食品的质量品质。利用基因技术能够对菌种进行有效改良，促使微生物菌种质量、食品质量等得到提高。以啤酒生产为例，将A-乙酰乳酸脱羧酶基因加入到啤酒酵母中，能够有效改善啤酒的风味。此外，乳酸杆菌中所含有的酶具有抗衰老、延缓细胞衰老死亡等功能，如果能够将此种酶的基因应用到食品生产领域，可促使食品的保健功能得到增强。

2.5 食品检验

近些年来，人们日趋关注食品安全问题。一旦食品安全得不到保证，不仅消费者的人身健康受到威胁，还会造成十分恶劣的社会影响。因此，相关部门需要严格检验各类食品，禁止市场中流通不合格的食品。由于现代生物技术的便捷性、精确性较强，且不需要较高的检验成本等，被广泛应用于食品检验领域。其中，常用的检验技术有以下几种。①PCR技术。此种技术只有短短30年的发展历史，由于其具备较高的精确度，目前在食品检验中应用十分广泛。在具体试验过程中，先要提取待检测目标的DNA，之后设计引物，进行PCR扩增处理，最后对PCR产物进行筛选和检定，即可对食品中的病原微生物进行快速检验。②免疫法。本种技术具有极高的灵敏性与特异性，操作难度较小，可以对蛋白质的具体结构进行深入探究。免疫法的类型众多，如荧光抗体法、放射免疫法等。以荧光抗体法为例，先固定待检测样品，将荧光抗体溶液添加到上面。之后利用缓冲液冲洗样品，若有对应的抗原存在，将会在抗原抗体结合的过程中发出荧光，工作人员利用荧光显微镜可观察到带荧光的抗原抗体复合物。该技术能够对沙门氏菌等多种病原进行检验。③生物芯片技术。此种技术是在载体表面依据适当顺序固定生物识别分子，利用生物分子的特异亲和反应即可对生物分子的存在情况进行掌握[5]。其中，抗原抗体反应、核酸杂交反应为常见的特异亲和反应类型。相较于其他食品检验方式，本种技术具有较高的自动化程度，能够获得十分准确的检验结果。