生物技术在食品科学中的应用论文

王天飞，中国“宠物食品耐口性”理论创始人、“宠物食品适口性损害修复”理论倡导第一人。在国内最先提出了“关于宠物食品在生产制造过程中适口性损害修复性技术”的理论。此举引起了行业内的广泛关注。从事动物、宠物食品营养科学的研究十余年，具体负责产品营养技术配方、宠物食品诱食采食技术的钻研。在宠物营养食品方面有着多年的研发制造经验和独到的见解，在诸多专业期刊发表技术论文，如：《宠物食品的适口性技术与研究》、《宠物食品的膨化技术利与弊》、《氨基酸在宠物食品中的促进生长作用》、《宠物食品的低脂化要求》、《宠物神经性诱食产品在宠物食品中的应用》等。现为多家宠物食品企业、狗粮制造企业的技术顾问和宠物食品技术创新多课题项目研发专家。在当前尚处于起步阶段的新兴行业——宠物食品行业，作为宠物营养专家有着重要的社会责任：促进宠物营养学知识交流与推广、传播与应用和树立宠物食品营养的科学概念、提高宠物食品制造技术与应用水平、提升科学安全的宠物食品社会形象、加强促进宠物食品制造企业与宠物营养研发机构的交流与合作等责任。宠物营养理论与“宠物食品适口性修复理论”引发了宠物食品适口性技术的全新革命与改进。如今，在宠物食品行业内广大制造企业均借鉴与应用了这一先进技术理论，大大提高了宠物对宠物食品的喜爱程度，也将宠物食品行业企业引入到了一个更高技术水平的阶段。作为国内著名的宠物营养师，王天飞先生2010年受邀成为行业内一些主要媒体的营养专栏作家，这其中包括：《宠物商情》、《环宠》、《宠物一周》等等。同时，他也将多年的宠物营养文章集结成册——《宠物食品制造技术与应用》、《是宠，不是狗》，陆续在一些期刊上连载发表。

通过碱基互不配对原则，可以检验出食品中病毒

生物技术是应用微生物、动植物细胞或细胞器、酶，在最适宜条件下，生产有价值的产物或进行有益过程的技术。近年来，随着生物技术在食品生产与开发中的应用，用生物程序生产细胞或其代谢物质来制造食品，改进传统生产过程，使食品工业得到了飞速发展，主要体现在四个方面：一是利用基因工程、细胞工程技术对食品资源进行改造与改良；二是利用生物技术产品进行二次开发，形成新的产品，如功能性低聚糖、食品添加剂等；三是利用酶工艺、发酵技术、生物反应器等对传统食品加工工艺进行改造，降低能耗、提高产率；四是利用发酵工程、酶工程技术将农副原材料加工成商品，如酒类、调味品、酸奶类等。此外，与食品生产相关领域，如食品包装、质量检测、三废处理等方面，生物技术也得到了广泛应用。1 生物技术生物技术以生命科学为基础，是一门跨学科的综合性科学，是研究生物学、医学、农业与食品科学的基础工具，主要包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等5个方面。1．1 基因工程基因工程又叫遗传工程，是分子遗传学和工程技术相结合的产物，是生物技术的主体。基因工程是指用酶学法将异源基因与载体DNA在体外进行重组，将形成的重组因子转入受体细胞，使异源基因在其中复制并表达，从而改造生物特性，生产出目标产物的高新技术。主要包括重组DNA、基因缺失、基因加倍、导人外源基因以及改变基因位置等分子生物学技术手段。基因工程技术在食品工业中的应用，主要涉及微生物、植物和动物，通过对被加工材料的处理，生产出符合人们需要的基因食品。基因工程能够培育和创造出自然界所没有的新的生命形态。目前，用这种技术已培育出多种“工程细菌”，可以用来生产诸如含有生长激素、胰岛素、干扰素的功能食品和可食单细胞蛋白等，在食品工业中具有广阔的发展前景。1．2 蛋白质工程蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子生物学、分子遗传学等学科基础之上，融合蛋白质晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。蛋白质工程，又称“第二代基因工程”，是按人们的意志创造出适合人类需求的，具有不同功能的蛋白质，创造出世界上原来不曾有过的新蛋白质及其众多的新产品，利用蛋白质工程可以生产具有特定氨基酸顺序、高级结构、理化性质和生理功能的新型蛋白质，可以定向改造酶的性能，生产新型营养功能食品，以全新的思路发展食品工业。其内容主要有两个方面：①根据需要合成具有特定氨基酸序列和空间结构的蛋白质；②确定蛋白质化学组成、空间结构与生物功能之间的关系。在此基础之上，实现从氨基酸序列预测蛋白质的空间结构和生物功能，设计合成具有特定生物功能的全新蛋白质，这也是蛋白质工程最根本的目标之一。1．3 细胞工程细胞工程是应用细胞生物学方法，按照人们预定的设计，有计划地保存、改变和创造遗传物质的技术。包括细胞培养、细胞核移植、细胞器摄取、染色体片断重组、细胞融合及细胞代谢物的生产等。虽然目前工业规模的细胞培养仍有一定难度，但该技术仍然是继微生物技术以后当代生物技术的重要发展领域。利用细胞杂交和细胞培养可生产具有独特香味和风味的食品添加剂，如香草素、可可香素、菠萝风味剂以及高级天然色素，如咖喱黄、紫色素、花色苷素、辣椒素、靛蓝等，而且培养的色素含量高，色调和稳定性好。1．4 酶工程酶工程是指在一定的生物反应器内，利用酶催化作用，将相应的原料转化成有用物质，其应用领域已经遍及农业、食品、医药、环境保护、能源开发和生命科学理论研究等各个方面。酶工程包括各种酶的开发和生产、酶的分离和纯化技术、酶或细胞的固定化技术、固定化酶反应器的研制以及酶的应用等方面。随着基因工程、细胞工程等高新技术应用于酶工程领域，不断研究开发出更多的新品种、新用途、高活力的酶类，同时酶的固定化技术，酶分子修饰技术及模拟酶技术也得到更快发展。1．5 发酵工程发酵工程是利用微生物的某些特定功能，通过现代工程技术手段生产有用物质或直接把微生物应用于工业生产的方法和过程，包括培育优良菌种、发酵生产某些代谢产物、生产微生物菌体、改造某些天然物质等。发酵工程可用于工业化生产预定的食品或食品功能成分。利用发酵工程技术所取得的成就涉及到新食品配料、食品加工的催化剂、饮料稳定剂、D一氨基酸及其衍生物制造以及废弃物利用和食品品质的检测等。2 生物技术在食品工业中的应用2．1 食品资源及食品品质的改良利用基因工程，对用于食品资源的动植物，利用基因转移或DNA重组，使其蛋白质、脂肪、淀粉等营养要素的含量、性质、结构朝着有益人们身体健康的方向转移和发展。如提高水稻胡萝b素含量、谷物赖氨酸含量、马铃薯固形物含量、改变植物油组成中不饱和脂肪酸比例。应用基因工程技术，可以将任何生物的性状转移到植物、动物和微生物中，这项技术已用于改造或转化当今用作食品的植物、动物和微生物。采用基因工程改造的面包酵母可使得面粉的膨发性提高，所得面包更松软可口。Brigitte Ronnow等通过替代面包酵母或啤酒酵母中的Gall80或MIGI基因，解除了糖蜜发酵过程中的随着蜜二糖分解形成的葡萄糖对该基因编码的酶蛋白的抑制作用，从而最终提高酒精产率。用现代发酵工程改造传统发酵食品，最典型的是使用双酶法糖化工艺取代传统的酸法水解工艺，用于生产味精。利用优选的微生物菌群发酵，缩短发酵周期，提高原料利用率，改良风味和品质。在蛋白质食品加工中，用磷脂酶A进行活性面筋的改性；用肽链内切酶、醛脱氢酶等方法除去蛋白臭；用肽链内切酶方法生产人造肉和粉末蛋白质也取得了成功。在啤酒的生产中采用基因工程和蛋白质技术将 一乙酰乳酸脱羧酶基因克隆到啤酒酵母中进行表达，可明显降低啤酒中双乙酰含量，从而改善啤酒风味。利用基因工程技术不但可以成倍地提高酶活力，而且还可以将生物酶基因克隆到微生物中，构建基因工程菌来生产酶制剂，生产出的酶制剂不仅催化活性、稳定性得到提高，而且用于食品中可使蛋白质、碳水化合物和脂肪发生改性。例如，蛋白酶可以改善蛋白质的溶解性；新型食品酶制剂转谷氨酰胺酶可以使蛋白质分子间发生交联，因而可用于增加大豆蛋白的胶凝性能，使其具有更好的加工品质。在食品加工过程中，适量地添加一些酶类，可以改善产品的色泽、风味和质构，如用葡萄糖氧化酶可去除蛋液中的葡萄糖，改善蛋制品的色泽；葡萄糖苷酶可用于果汁和果酒的增香；木瓜蛋白酶可分解胶原蛋白，用于肉制品的嫩化。对于含有难消化成分的食品，可以通过添加一些酶类，改善这些食品的营养和消化利用性能。2．2 在食品检测中的应用生物技术检测方法具有特异的生物识别功能、极强的选择性，与现代的物理化学方法相结合，产生一些简单、结果精确、灵敏、专一、微量和快速的检测方法。生物技术检测方法的应用几乎涉及到了食品检验的各个方面，包括食品品质评价、质量监督、生产过程的质量监控及食品科学研究。目前常用的检测方法主要有：酶联免疫吸附测定(EUSA)、聚合酶链式反应(PCR)、DNA探针。2．3 在农副产品深加工方面的应用生物技术可以迅速提高农副产品加工能力和水平，使我国农副产品加工技术在整体上实现跨越式发展，甚至能在一些重大关键技术领域达到世界先进水平。利用遗传工程技术选择培育对乙烯敏感性低的新品种，从基因工程角度解决农副产品的保鲜问题，以便向食品行业、医药行业提供更多的易于贮藏的工业原料。肉类保鲜方面，重点在于提高综合品质以及瘦肉、嫩肉和肥肉的综合利用；奶制品方面重点是发酵乳制品、双歧杆菌发酵乳等；鱼类产品方面重点是从淡水鱼内脏、鱼眼、精卵巢中分离提取有效成分，不断推出保健制品和药物制品；将以前废弃不用的农副产品下脚料如麦秸、稻草、豆秸、木屑、枝叶、玉米秆、薯蔓等植物纤维素资源，通过生物转化，生产一些重要的生物产品。2．4 生产功能食品及新型食品用酵母或细菌等微生物菌体发酵得到的单细胞蛋白(SCP)，含有丰富的蛋白质、碳水化合物、维生素、矿物质等，营养价值极高。而富硒酵母的生产开辟了发酵工艺应用于微量元素生产的新途径。利用转基因手段从目的供体物种体内获得带有特定优良遗传性状的DNA片段，直接或通过载体导入被改造物种即“受体物种” 的胚胎内，培育出优良的新品种，如生长速度快、抗病力强、肉质好的转基因兔、猪、鸡，这将大力推动畜牧业的发展，为改善人们的膳食结构提供一条新的思路和方法。利用发酵技术和酶技术可生产双歧杆菌增殖因子，如低聚果糖、低聚半乳糖、低聚甘露糖、低聚木糖等；利用酶技术，如木聚糖酶、B一葡聚糖酶、 一淀粉酶及其他降解细胞壁的酶类可生产膳食纤维素；还可生产各种活性肽，如降压肽、抗氧化肽、减肥肽、预防肝性脑病肽和心血管疾病肽等，提高人类的营养水平和健康状况 。3 展望生物技术的迅猛发展必将影响到工业、农业、医药、食品等众多领域，将有助于解决能源、粮食、疾病和环境污染等一系列全球性的重大问题，给人类带来难以估量的经济效益。我们要充分利用生物技术迅猛发展的契机，重视食品生物技术的研究，利用现代生物技术，促进我国食品工工业的改革，实现我国食品工业健康有序地发展。