浅析现代生物技术在食品行业中的应用
摘要：随着现代生物学和分子生物学的不断发展，基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等各种现代生物技术工程领域也受到其重要的影响，现代生物学和分子学的技术在食品发酵的生产中应用也越来越广泛。本文主要从基因工程、细胞工程、酶工程等现代生物技术在食品发酵业的应用进行阐述。
关键词：生物技术 基因工程 细胞工程 食品发酵
近些年，现代生物技术快速发展的同时，也取得了很大的成就。它既促进社会经济的发展，又推动着科学的进步，并且改变了人们的生活与思维方式，影响着人类的社会文明发展的进程。现代生物技术的成果不断地被广泛应用于食品、医药、化工、轻工、能源和环保等领域；生物技术是以生命科学为基础，利用生物机体和生物系统创造新的物种，通过与工程原理结合加工生产生物制品的综合性的科学技术；现代生物技术主要包括了基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程和发酵工程等领域；在我国的食品工业中，生物技术工业化的产品占有很大的比重，最近几年里，酒类和一些新型的发酵产品以及酿造产品的产值占食品工业总产值的17%，现代生物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。生物技术是本世纪高新技术革命中的核心内容，生物技术也有着巨大的经济效益和潜在的生产力。专家推测，在今后10年中，生物技术会逐步成为当前世界中经济体系的支柱产业之一。
一、基因工程技术在食品发酵生产中的应用
基因工程是采用类似于工程设计的方案，将具有遗传性目的的基因按照人类的特殊需要，在离体的条件下进行剪切、组合拼接，再将这种人工重组的基因通过载体导入到受体细胞中进行无性繁殖，从而使目的基因在细胞受体中高速转录，生成人类需要的产品或者新的生物类型。它是现代生物技术的核心内容。
优良菌株的获取是发酵工业的关键所在，通常的方法是诱变、杂交以及原生质体融合等，现在可以利用基因工程的技术与之相结合，进行生产菌种的改造，达到高产和高质的效果。下面介绍一下基因工程在食品发酵中应用的几个例子。
1 改良面包酵母菌的性能。最早采用基因工程改造的食品微生物，把优良酶基因转入面包酵母茵中产生的面包酵母菌比普通的面包酵母菌具有更高的麦芽糖透性酶以及更高的麦芽糖含量。在面包生产的过程中，能够产生更多的二氧化碳，从而使得面包膨润松软可口。
2 改良酿酒酵母菌的性能。在酿酒工艺中，同样能够使用基因工程的技术。利用基因工程技术可以培育出新的酿酒酵母菌株，它可以使传统的酿酒工艺得到改进，并且产生多样化。通过基因工程技术的使用，把大麦中的淀粉酶基因导入到啤酒酵母中，便可以直接通过淀粉发酵，这样使得声场流程缩短，工序得到简化，改进了啤酒的生产工艺。目前，已成功地选育出分解糊精和分解β-葡聚糖的嗜杀啤酒酵母菌株、啤酒酵母菌株和促使生香物质含量提高的啤酒酵母菌株。
3 改良乳酸茵发酵剂的性能。乳酸菌在代谢的过程中会产生乳酸，同时降低发酵产品的PH值。它的基因表达系统包括受控表达和组成型表达两种，其中的受控表达系统包括Nisin诱导系统、糖诱导系统、噬菌体衍生系统和PH诱导系统。研究发现乳酸菌的基因突变有两种方法：第一种方法涉及可独立复制（同源或异源的）的转座子，第二种方法是通过克隆的基因片段和染色体上同源部位的重组整合获得。基因工程的使用使得乳酸菌发酵剂具备优良的发酵能力，产双乙酰能力、胞外多糖的稳定形成能力、蛋白水解能力，有较强的抗杂菌和抗病原菌的能力。
二、细胞工程技术在食品发酵生产中的应用
出现于二十世纪七十年代末的细胞工程技术是生物工程技术的主要组成之一，是在细胞的水平上对细胞的遗传特性的进行更改，或者是利用大规模细胞培养，从而摄取人类所需要的物质的一种技术，能够满足人类在生产中对某些稀少细胞的需要，从来达到获取新细胞的目的。
细胞培养、融合以及新城代谢物的形成等是主要的细胞工程技术。其中细胞融合是在诱导剂或者催融剂的作用下，让多个异源细胞或原生质体互相接触，使得这些细胞或原生质体发生隔膜融合、胞质融合以及和融合合并，最终形成杂种细胞的技术。它是一种对微生物发酵菌种改良的最佳途径，能够用来改良微生物菌种的特性，使得目的产物的产量能够提高，合成新的所需产物等。将细胞工程与基因工程相结合在一起，使得对遗传物质进一步的修饰提供了多样的可能性。当前，酵母、霉菌、细菌、放线菌等多种微生物的种间乃至属间，都已成为微生物细胞融合的对象和目标。培育出的新菌种能够应用到更广泛的领域。
三、酶工程技术在食品发酵生产中的应用
酶具有高效催化、高度的专一性和高度的受控性的作用，它是活细胞在代谢过程中产生的一种特殊生物催化剂。酶工程也是现代生物技术的一个重要组成部分，酶工程也称作酶反应技术，是在生物反应器内利用生物酶进行催化，使得某些物质能够定向地转化的一种工艺技术。酶工程包括了酶研制和酶生产、酶分子的改造、酶和细胞或者细胞器的固定化技术以及生物传感器等。它在食品发酵生产中主要用于两个方面，一方面是通过酶技术处理完发酵原料之后，有利于发酵过程的进行。另一方面是用酶将菌种的代谢产物进行处理，不断可以缩短发酵的过程，而且可以促使发酵风味的形成。
总结：现代生物技术应用到食品发酵的生产中，可以使发酵剂的性能提高，发酵周期缩短，发酵制品种类更丰富。将生物技术正确地应用到食品发酵中，不仅使提高产品的档次得到提高、增加发酵产品的附加值，还能够生产出满足不同消费者需求的多样性保健品，而且促进了食品加工业的快速发展。生化技术持续发展和不断地完善，在今后食品发酵工业中会研发出更多新奇多样、物美价廉的新型健康食品，生物技术不仅在食品发酵工业中普遍地应用，应用领域也会愈加广泛。