食品生化技术在发酵工程中的应用

葛恩鹏

【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。

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杂种细胞的现象。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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