Ｅ匿阻 量 鸯 叁 文◎ 王长宇（黑龙江省轻工科学研究院） 盛 现代生物技术在食品领域中的应用研究 摘要：现代生物学和分子生物学的发 粉发酵，使生产流程缩短，工序简化，革新 的生物反应器内，利用生物酶作为催化剂， 展，对基因工程、细胞工程、酶工程、发酵 啤酒生产工艺。目前，已成功地选育出分解 使某些物质定向转化的工艺技术，包括酶的 工程等现代生物技术工程产生重要影响，其 Ｂ一葡聚糖和分解糊精的啤酒酵母菌株、嗜 研制与生产，酶和细胞或细胞器的固定化 在食品发酵生产中的应用越来越广。本文阐 杀啤酒酵母菌株，提高生香物质含量的啤酒 技术，酶分子的修饰改造，以及生物传感器 述了基因工程、细胞工程、酶工程等现代生 物技术在食品发酵业的应用。 关键词：生物技术；基因工程；细胞工 程 酵母菌株。 （三）改良乳酸菌发酵剂的性能 乳酸菌是一类能代谢产生乳酸，降低发 酵产品ｐＨ值的一类微生物。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 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 现代生物技术的迅猛发展，成就非凡， 推动着科学的进步，促进着经济的发展， 的发展进程。现代生物技术的成果越来越广 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，提高麦汁的可发酵度和麦 汁糖化的组分，缩短糖化时间，减少麦皮中 色素、单宁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ＣＩ一乙酰乳酸和。一乙酰羟基丁酸 改变着人类的生活与思维，影响着人类社会 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 泛地应用于医药、食品、能源、化工、轻工 杆菌的基因研究比较缺乏，但是已经发现质 和环境保护等诸多领域。生物技术是２１世 纪高新技术的核心内容，具有巨大的 经济效益及潜在的生产力。专家预测，到 粒ｐＮ４２￣ＩＪＰＪＢ１ ２用于构建德氏乳杆菌的克隆载 体。有研究发现乳酸菌基因突变有２种方法： 第一种方法涉及（同源或异源的）可复制 ２０ｌ０～２０２０年，生物技术产业将逐步成为世 界经济体系的支柱产业之一。生物技术是以 生命科学为基础，利用生物机体、生物系统 合而获得。通过基因工程得到的乳酸菌发酵 创造新物种，并与工程原理相结合加工生产 剂具有优良的发酵性能，产双乙酰能力、蛋 生物制品的综合性科学技术。现代生物技术 白水解能力、胞外多糖的稳定形成能力、抗 则包括基因工程、蛋白质工程、细胞工程、 酶工程和发酵工程等领域。在我国的食品工 重；近年，酒类和新型发酵产品以及酿造产 杂菌和病原菌的能力较强。 二、细胞工程技术在食品发酵生产中的 的转座子，第二种方法是依赖于克隆的基因 组ＤＮＡ片断和染色体上的同源部位的重组整 业中，生物技术工业化产品占有相当大的比 应用 细胞工程是生物工程主要组成之一，出 品的产值占食品工业总产值的１７％。现代生物 现于２Ｏ世纪７Ｏ年代末至８０年代初，是在细胞 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。崔进梅等报 道，发酵罐中加入ａ～乙酰乳酸脱羧酶能催化 。乙酰乳酸直接形成羧基丁酮，可缩短发酵 周期，减少双乙酰含量。 四、小结 技术在食品发酵领域中有广阔市场和发展前 景，本文主要阐述现代生物技术在食品发酵 生产中的应用。 一水平上改变细胞的遗传特性或通过大规模细 胞培养以获得人们所需物质的技术过程。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、属问）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 、基因工程技术在食品发酵生产中的 在食品发酵生产中应用生物技术可以 提高发酵剂的性能，缩短发酵周期，丰富发 酵制品的种类。不仅提高了产品档次和附 加值，生产出符合不同消费者需要的保健制 应用 基因工程技术是现代生物技术的核心内 容，采用类似工程设计的方法，按照人类的 特殊需要将具有遗传性的目的基因在离体条 件下进行剪切、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表达， 品，而且在有利于加速食品加工业的发展 随着生化技术的日益发展，相信会开发出更 多物芙价廉的发酵制品，使生物加工技术在 食品发酵工业中的应用更加广泛。 产生出人类所需要的产品或组建成新的生物 类型。 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。例如日本味之素公司应用 细胞融合技术使产生氨基酸的短杆菌杂交， 获得比原产量高３倍的赖氨酸产生菌和苏氨 发酵工业的关键是优良菌株的获取，除 选用常用的诱变、杂交和原生质体融合等传 统方法外，还可与基因工程结合，进行改造 生产菌种。 参考文献 ［１］赵志华，岳田利等．现代生物技术 在乳品工业中的应用研究【Ｊ］．生物技术通 报．２００６，０４：７８－８０． 酸高产新菌株。酿酒酵母和糖化酵母的种间 杂交，分离子后代中个别菌株具有糖化和发 酵的双重能力。日本国税厅酿造试验所用该 （一）改良面包酵母菌的性能 面包酵母是最早采用基因工程改造的食 【２】王春荣，王兴国等．现代生物技术与食 品工业【Ｊ】．山东食品科技，２００４，０７：３１， 【３］徐成勇，郭本恒等．酸奶发酵剂和 品微生物。将优良酶基因转入面包酵母菌中 班牙谢利白葡萄酒获得了成功。目前，微生 乳酸菌生物技术育种【Ｊ】．中国生物工程杂 ００４，（７）：２ ７． 后，其含有的麦芽糖透性酶及麦芽糖的含量 物细胞融合的对象己扩展到酵母、霉菌、细 志．２ 技术获得了优良的高性能谢利酵母来酿制西 比普通面包酵母显著提高，面包加工巾产生 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。 （二）改良酿酒酵母菌的性能 用 菌、放线菌等多种微生物的种问以至属间， 【４］杨玉琢，刘玉静．基因工程对乳 不断培育出用于各种领域的新菌种。 三、酶工程技术在食品发酵生产中的应 酶是活细胞产生的具有高效催化功能、 酸菌发酵剂的改良应用【Ｊ】．中国乳品工 业．２００５．０７：３ ３－３５． ［５】邵晨，黄小凤．现代酶工程及其 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 高度专一 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 在食品加工中的应用【Ｊ］．江苏食品与发 酵．１ ９９５，０ ３：３２－３３． ３２
