食品生化技术在发酵工程中的应用

点赞:23407 浏览:106196 近期更新时间:2024-02-21 作者:网友分享原创网站原创

【摘 要】食品安全和食品质量日益成为百姓关心的话题,结合当今食品生产和管理中的若干问题,文章系统的分析了食品生化技术在发酵过程中的实际运用,希望能够给相关的食品工作人员一定的参考和借鉴.并希望通过文章的介绍,使一些优秀的技术和想法,在未来的食品工业中得到不断的推广.

【关 键 词】生化技术;发酵工程;食品;应用

0.前言

民以食为天,中国的饮食文化底蕴深厚,饮食业也随着国民经济的发展和社会的进步,迎来了一个全面发展的春天.在饮食业的加工制作中,比较常见的应用操作环节就是发酵.无论是酿酒业还是面点业等,许多食品的加工制作都离不开发酵.结合现有发酵技术和原理,笔者主要介绍了食品生化技术,由于生化技术具有明显的优势,所以必然在未来的食品工业中占有一席之地.

1.食品生化技术和发酵工程简介

食品生化技术是现代生物技术在食品领域中的应用,是指以现代生命科学的研究成果为基础,结合现代工程技术手段和其他学科的研究成果,用全新的方法和手段设计新型的食品和食品原料.该项技术的定义分为广义和狭义两个方面,从广义的层面进行分析,指一切在食品行业中应用的生物化学技术,涵盖面比较广,涉及的范围也相对较大,例如,生物的基因遗传和细胞形成等等.随着科学技术朝着精密化发展趋势的增强,各个学科都相互渗透和融合,跨学科的研究已经不再是科学界上的新鲜事,于是,时下的食品生化技术已经成为了一种多学科共同参与的综合性技术.

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现代生物技术主要应用生物学的基本原理,通过细胞和胚胎等一系列遗传基因的转变,实现物种等资源的转变.随着科学技术的快速发展,一些科学实验器材也逐渐完善起来,在这些因素的带动之下,生物技术取得了前所未有的成绩.同时,生物技术也逐渐的与其他行业相互融合,例如在食品、能源等方面都有渗透.

发酵工程是指采用现代工程技术手段,利用微生物的某些特定功能,为人类生产有用的产品,或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术.发酵工程的内容包括菌种的选育、培养基的配制、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面.

2.食品生化技术在发酵工业的应用

2.1基因技术在食品发酵工程中的应用

基因技术在现代生化技术中占有重要的地位,主要采用类似工程设计的方法,按照不同的需求将目的基因剪切、组合、拼接,再将人工重组的基因通过载体导入受体细胞,进行无性繁殖,并使目的基因在受体细胞中高速发展,产生出人类所需要的产品或组建成新的生物类型.基因技术在食品发酵工程中主要有以下应用:

2.1.1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.

2.1.2改良面包酵母菌的性能

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.

2.1.3改良乳酸菌发酵剂的性能

乳酸菌能代谢产生乳酸,降低发酵产品pH值.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.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.

2.2细胞工程技术在食品发酵生产中的应用

细胞工程是生物学的一个重要组成部分,也是生物学家在不断钻研的一个重点领域,经过细胞工程的改造,可以改变细胞的原有基因,将不利于食品加工的基因进行适当的转变.细胞工程主要有细胞培养、细胞融合及细胞代谢物的生产等.细胞融合是在外力(诱导剂或促融剂)作用下,使两个或两个以上的异源(种、属间)细胞或原生质体相互接触,从而发生膜融合、胞质融合和核融合并形成细胞的现象.细胞融合技术是一种改良微生物发酵菌种的有效方法,主要用于改良微生物菌种特性、提高目的产物的产量、使菌种获得新的性状、合成新产物等.与基因工程技术结合,使对遗传物质进一步修饰提供了多样的可能性.目前,微生物细胞融合的对象已扩展到酵母、霉菌、细菌、放线菌等多种微生物的种间以至属间,不断培育出用于各种领域的新菌种.


2.3酶在食品发酵生产中的应用

酶是活细胞产生的具有高效催化功能、高度专一性和高度受控性的一类特殊生物催化剂.酶工程是现代生物技术的一个重要组成部分,酶工程又称酶反应技术,是在一定的生物反应器内,利用生物酶作为催化剂,使某些物质定向转化的工艺技术,包括酶的研制与生产,酶和细胞或细胞器的固定化技术,酶分子的修饰改造,以及生物传感器等.酶工程技术在发酵生产中主要用于两个方面,一是用酶技术处理发酵原料,有利于发酵过程的进行.如啤酒酿制过程,主要原料麦芽的质量欠佳或大麦、大米等辅助原料使用量较大时,会造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纤维素酶的活力不足,使糖化不充分、蛋白质降解不足,从而减慢发酵速度,影响啤酒的风味和收率.使用微生物淀粉酶、蛋白酶、一葡聚糖酶等制剂,可补充麦芽中酶活力不足的缺陷,缩短糖化时间,减少麦皮中色素等不良杂质在糖化过程中浸出,从而降低麦汁色泽.二是用酶来处理发酵菌种的代谢产物,缩短发酵过程,促进发酵风味的形成.啤酒中的双乙酰是影响啤酒风味的主要因素,是判断啤酒成熟的主要指标.当啤酒中双乙酰的浓度超过阈值时,就会产生一种不愉快的馊酸味.双乙酰是由酵母繁殖时生成的α-乙酰乳酸和α-乙酰羟基丁酸氧化脱羧而成的,一般在啤酒发酵后期还原双乙酰需要约5~10d的时间.

3.小结

综上所述,运用食品生化技术的发酵,不仅发酵的时间缩短了,同时发酵后的产品种类也相对的丰富了,能够更加适应广大的消费人群.更重要的是,食品加工的经济效益获得了提升,食品企业的经济利益丰厚了,毫无疑问,这将从整体上带动食品加工工业的全面发展.[科]

【参考文献】

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[2]杨玉琢,刘玉静.基因工程对乳酸菌发酵剂的改良应用[J].中国乳品工业,2005,07:33-35.

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