食品的生物工程技术

食品的生物工程技术是指“利用生物有机体(从微生物直至高等动物、植物)或其组成部分(包括器官、组织、细胞或细胞器等)发展新产品或新工艺的一种体系”或“操纵生物(微生物、动物、植物)的细胞、组织或酶，进行生物合成、生物转化或生物降解，大规模地生产预期产品或达到特殊目的的一门技术”。食品生物技术是生物技术的重要分支学科，主要指生物技术在食品工业中的应用。生物技术定义现代生物技术内容基因工程蛋白质工程细胞工程酶工程发酵工程又称分子克隆或DNA重组技术，是现代生物技术的核心内容，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。将这项技术应用于动植物或微生物上即产生基因工程食品（GMF），通过转基因技术制造有益于人类健康的食品或有效因子。基因工程蛋白质工程从广义上来说，蛋白质工程是通过物理、化学、生物和基因重组等技术改造蛋白质或设计合成具有特定功能的新蛋白质。实际上蛋白质工程包括蛋白质的分离纯化，蛋白质结构和功能的分析、设计和预测，通过基因重组或其它手段改造或创造蛋白质。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。细胞工程是以细胞培养技术为基础，以细胞为单位，按照人们预定的设计，通过人工的精细操作，有计划地使细胞原有的某些遗传性状发生定向改变，从而达到改革和创造新品种的技术。用于生产功能食品有效成分、新型食品和食品添加剂。细胞工程定义：是指在一定的生物反应器内，利用酶的催化作用，将相应的原料转化成有用物质的技术，是将酶学理论与化工技术结合而形成的新技术。酶工程在食品工业中的应用：在淀粉类食品中的应用：葡萄糖、果葡糖浆在乳品工业中的应用：干酪、低乳糖奶酶工程发酵工程定义：又称为微生物工程，它是采用现代发酵设备，利用微生物的特定性状，使经优选的细胞或经现代技术改造的菌株进行放大培养和控制性发酵，获得工业化生产预定的食品或食品的功能成分。它是传统的发酵技术与生物技术结合并发展起来的现代发酵技术。发酵工程影响微生物发酵的因素：温度PH值含水量氧发酵工程在食品工业中的应用：生产微生物代谢产品；生产微生物转化产品；培养微生物菌体，生产微生物酶，来改变原料的色、香、味等。-调味剂的生产：食醋、味精、酱油等-发酵乳制品：酸奶、奶酪-酒：葡萄酒（香槟酒、白兰地）、黄酒、啤酒、白酒-其它：鲜味剂、甜味剂、单细胞蛋白生物技术在食品工业中的应用食品资源的改造，提供新的食品资源食品加工工艺的改进食品品质的改良功能食品的生产特殊风味新型食品的开发食品添加剂的开发改变食物的贮藏方式和贮藏期食品资源的改造在动物原料的改造上目前应用基因工程生产某些畜用激素已投入批量生产如增加产奶量和瘦肉型化的重组生长激素等。利用生物技术还可提高牛奶的热稳定性，防止消毒牛奶沉淀和炼乳凝结；改变乳成分，除去乳糖和β-乳球蛋白，生产出高酪蛋白含量以及含改良蛋白（酪蛋白和α-乳清蛋白）的牛奶等。利用发酵工程生产单细胞蛋白（SCP）可作为一种新型蛋白资源，食品资源的改造在植物原料改造上通过“品质”育种，可以改良植物的加工性能。如利用转基因技术将决定小麦硬度的基因转移到水稻中，可降低稻米碾碎的机械力，减少对淀粉的破坏，提高米的品质利用转基因技术控制小麦谷蛋白亚基的数量和合成，可大大改善面粉的粘弹性和加工性能；利用基因工程还可培育出带咸味和奶味的适合加工膨化的玉米新品种等。食品加工工艺改进利用基因工程对传统发酵微生物进行改良，可以提高产率，缩短加工工艺、简化工序：采用基因工程将大麦的α-淀粉酶基因转入啤酒酵母，利用这种酵母生产啤酒的过程中，就不需要再添加α-淀粉酶液化谷物淀粉，省去了液化工序。利用基因工程将霉菌的淀粉酶基因转入大肠杆菌，并进一步转入酵母中，利用这种酵母可直接发酵淀粉生产酒精，省掉了高压蒸煮工序，缩短了生产周期，节能60％左右。食品加工工艺改进利用生物技术，可大幅度提高酶的催化活性，改良酶解工艺：在日本，使α-淀粉酶的发酵产率提高近200倍。目前生产酶的工程菌多以大肠杆菌、酵母菌和丝状真菌为主，此外，还有芽孢菌和链霉菌等。食品加工工艺改进采用现代发酵工艺代替化学合成工艺，生产天然食品添加剂和生物活性物质备受人们关注。用热带假丝酵母生产木糖醇，不仅产量高，而且还无乙酸盐及化学溶剂残留。利用双酶法糖化工艺取代传统的酸法水解工艺生产味精，不仅可提高原料利用率10％左右，还无溶剂残留。食品加工工艺改进利用生物技术对传统的加工工艺进行改造，可大大地缩短工艺流程、降低生产成本。无腥味豆制品的传统生产工艺需要脱腥，不仅耗时、成本高，而且还会破坏豆制品的营养成分，但若以转基因无腥味大豆为原料，不仅可以省去脱腥工艺，还能提高产品品质，降低成本。食品品质的改良在改善原料营养组分上，生物技术可充分发挥其功能和效率，满足人类对各种营养的需求。利用基因工程去除大豆胀气因子，提高马铃薯固形物含量、大豆异黄酮含量、谷物赖氨酸含量和水稻的类胡萝卜素含量以及植物油组成中不饱和脂肪酸的比例等，生产高异黄酮大豆、无腥味大豆、高胡萝卜素稻米、高蛋白甜马铃薯和稻米、强化维生素A的植物油、强抗氧化性的水果和蔬菜等，食品品质的改良在防止食品营养成分损失及改善食品的营养品质上，生物技术具有常规食品加工技术所不具备的优势。对于稳定性差的营养成分，如维生素、SOD、抗氧化成分等，为防止它们在加工过程中损失，可采用转基因技术导入稳定基因，提高其热、氧和光稳定性。在加工过程中还可采用酶技术对食品的品质进行改良，如利用谷氨酰胺转氨酶处理大豆蛋白，提高大豆蛋白的凝胶性、降低寡肽的苦味等。功能食品（功能成份）的生产在生产特定营养补充剂方面，生物技术潜力巨大。利用发酵技术和酶技术可生产双歧杆菌增殖因子，如低聚多糖等；利用酶技术，可生产膳食纤维素，如木聚糖酶、β-卜葡聚糖酶、α-淀粉酶及其它降解细胞壁的酶类；利用酶技术可生产各种活性肽，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；对人参、西洋参、长春花、紫草和黄连等植物的细胞进行培养，生产活性细胞干粉、L-苏氨酸、免疫球蛋白、生长激素等。特殊风味新型食品的开发在新型食品的开发上，可通过基因克隆技术，将风味前体基因转入食品原料中，再通过发酵工程或酶工程将风味前体物质转化为风味物质，生产出风味独特的发酵制品、酿造品等。食品添加剂的开发在食品添加剂的开发上，利用生物合成法代替化学法已是大势所趋。目前，甜味剂中木糖醇、甘露糖醇、阿拉伯糖醇、甜味肽以及其它食品添加剂，如Vc、VB2、VB12等都可用发酵技术生产；利用细胞工程可生产具有独特香味和风味的食品香精香料，如香草素、可可香素、菠萝风味剂以及高级的天然色素，如类胡萝卜素、紫色素、花色苷、辣椒红、靛蓝等；利用基因工程构建工程菌株还可生产肌醇、类胡萝卜素等各种食品添加剂。改变食物的贮藏方式和贮藏期在食品保藏、贮运方式上，利用基因工程可延长食物的贮藏期，改变传统的贮运方式。通过转基因技术生产的番茄，可一直保持在绿熟期，在外源喷施乙烯后才能成熟，因此，这类番茄完全可以在常温下保藏、贮运。Thankyou