现代生物技术在食品工程中的应用_孙莹.pdf

第 3 期第 53 卷工业微生物作者姓名:孙莹（1986.07），女，汉族，山东菏泽人，本科，工程师，研究方向:食品检验。E-mail:。现代生物技术在食品工程中的应用孙莹，马世岷，范春春，王冬玲，徐传霞菏泽市食品药品检验检测研究院，山东 菏泽 274000摘要：食品工程包括食品研发、食品生产加工和食品检测等多个环节，这些环节比较复杂，如何利用现代科技优势强化食品工程成果，确保食品安全、开发出更多优质食品、满足人民群众的需求，是当前应当重点思考的问题。文章对现代生物技术在食品工程中的应用进行了研究，旨在将生物技术灵活应用于食品工程之中，充分满足研发、加工与检测等环节的需求，促进我国食品行业的健康可持续发展。文章简要阐述了食品工程以及其中的现代生物技术，然后分别从多个现代生物技术角度入手对现代生物技术在食品工程中的应用进行了探究。关键词：现代生物技术；食品工程；应用doi：10.3969/j.issn.1001-6678.2023.03.008第 53 卷第 3 期2023 年 6 月工业微生物Industrial MicrobiologyVol.53 No.3Jun.2023“民以食为天”是一句家喻户晓的古语，由此可以看出饮食一直是关乎中华民族生存与发展的头等大事。在现代社会背景下，食品安全不仅与食品行业的发展有关，也关系人民群众的身体健康与生命安全、关乎社会和谐与稳定。利用生物技术开展食品工程，本质就是借助这些先进技术的优势完成各项食品工程任务，从而提升食品研发能力、提高食品的生产与加工的效率、强化食品检测的效用，兼顾食品资源的开发利用和食品安全保障。在食品工程中，利用现代生物技术，应当根据每种技术的特性，将其定向运用于不同的食品工程环节中，这样才能够充分发挥各项技术优势，为食品行业发展提供支持。1食品工程概述食品工程一般包含三个环节，分别为：食品研发、食品加工生产、食品检测，这三个环节是连接食品工程整个链条的重要构成，也是保障国民食品数量和质量安全的重要环节。食品研发能为食品行业发展带来很多益处，比如利用现代生物技术研发新的乳制品、益生菌饮料；又比如利用生物技术丰富食品功能、研究微生物蛋白食品等。简单来说，食品研发主要就是利用生物技术研究微生物食品，开发食品功能。利用生物技术能够有效改善以往蛋白质食品短缺的情况，比如：更多不同种类的藻类微生物食品的研发成功，能够为人们提供更多富含蛋白质的食品；研发富含磷脂、硒、锌等物质的保健食品，可以满足人们对营养物质的需求。食品生产加工，就是指利用人工、机械生产线、生物技术等手段完成原材料的转换，让食品以不同的形式呈现出来，为人们提供各种具有多种功能的食品，让人们可以放心食用食品。依托生物技术的食品生产加工，产业科技含量大大增加，食品的附加值也得到了得到提升1。食品检测就是指利用先进技术检测食品成分，判断食品是否符合食用要求，是否符合安全标准。随着现代社会食品工业的发展，食品种类愈发丰富，人们也面临更多的食品安全风险，因此需要利用生物技术对各类食品进行检测。应用现代生物技术大大提升了食品检测的效率和质量，检测时能更快、更敏捷地发现食品中的有害成分，从而辅助加强对食品安全与质量的控制。2食品工程中应用的现代生物技术2.1食品研发工程中的基因工程技术基因工程技术是一项基于分子优化组合异源基因的技术手段，通过优化组合异源基因，将基因引入受体细胞，完成受体主体的改造，促使其生物性状发生变化，从而制造出让人们满意的产品。在现代食品工程中，工作人员利用基因工程技术，可以将一种植22-第 3 期第 53 卷物的基因引入另一种植物中，产生更丰富的食品种类。这项技术被广泛应用于食品工程中，比如：转基因食品研发与生产这一技术在研发新食品、改良与优化食品、食品成分检测等方面均具有鲜明的优势。合理使用基因工程技术，不仅可以培养现有的菌株种群，还可以在传统培养技术的基础上进行优化，实现新旧技术的有机融合，完成菌株种群的优化与生产，提升食品生产质量。将基因工程技术应用于食品工程的研发环节，有以下几个具体方法：第一，利用基因工程技术优化面包酵母菌的性能。工作人员根据面包酵母菌特性，组织开展基因工程实验，促使酵母菌特性发生改变。比如：基于普通面包酵母研发出耐冷冻的面包酵母菌株，其麦芽糖含量远高于普通酵母，且能够在制作面包的过程中发生二氧化碳催化反应，使面包更加松软可口。此外，这种酵母菌株先后经过了海藻糖代谢研究和耐冷冻机制分析，其耐冷冻性、海藻糖积累能力、面团发酵性能均大大提升2。引入无痕基因敲除技术，不仅可以避免外源 DNA 序列，还可以在不改变面包酵母菌株发酵特性的基础上培养出性能更加优良的工业生产菌种。第二，利用基因工程技术改进酿酒酵母菌。随着现代社会经济的发展，人们对酒的要求也在不断提高。工作人员可以将基因工程技术运用于酿酒工程中，培育新的酿酒酵母，改良传统酿酒工艺，提升酒品酯香浓度。比如：工作人员从粟酒裂殖酵母中提取分离出苹果酸通透酶基因（mae1）和苹果酸酶基因（mae2），之后利用酿酒酵母进行实验，构建出苹果酸-乙醇酿酒酵母，重组表达质粒，实现了 2 个基因的共表达。将这一研究成果应用于酿酒生产线中，不仅可以有效解决原本高 pH、高温条件下的苹果酸乳酸发酵困难的问题，还可以改善以往由苹果酸导致的不良风味。将基因工程技术应用于食品工程的检测环节，具体体现为：利用基因工程技术检测食品内有害微生物的成分、检测数量数据，判断食品质量3；利用技术科学对食品内的各项成分进行预测，分析判断食品生产环节中是否存在有害物质；利用基因工程技术进行检测，根据检测数据辅助提升食品的生产质量。比如：美国加利福尼亚基因公司培育出了转基因西红柿，这种西红柿不产生聚半乳糖醛酸酶，因此不易腐烂，保存时间较长；工作人员可以利用基因工程技术检测西红柿内的成分，根据检测结果对其种植、生长与运输过程进行预测分析，判断是否在某个环节存在有害物质，如过量农药残留、运输过程中被污染等。2.2食品研发工程中的细胞工程技术细胞工程技术是一项借助细胞改善受试对象的技术，这一技术被广泛应用于食品工程中，其成果也被推广到食品工业生产的各个环节中。常见的细胞工程技术应用体现为：利用技术增强中草药的抗病能力；利用技术提升农作物的产量；利用紫杉醇、人参皂苷及长春碱等物质提升植物类食品的抗病性；研究食品细胞生成更多的食品添加剂，如胡萝卜素、花青素、紫草色素等。在食品工程中运用细胞工程技术，主要是利用细胞的作用对食品性能进行强化，具体包括利用细胞工程技术强化育种质量。育种属于农业食品生产环节，在培育种子的过程中可以利用不同物质的细胞性能进行远距离遗传交换，优化原本的遗传资源，提升菌株的种群性能。比如：利用土豆生长点培育出一种无毒的土豆疫苗，将这种疫苗投入土豆的生产种植中可以大大降低土豆的毒性，提升土豆的产量4；利用大蒜细胞进行土豆育种，可以有效降低其毒性，使土豆毒性从 12%减少到 0.003%。优化细胞培养效果，工作人员可以利用细胞工程技术，广泛提取不同天然植物的细胞，比如：将人参、天麻等药材植物的细胞运用于食品加工中，获取更多高质量的天然食品添加剂。2.3食品加工生产工程中的蛋白质技术蛋白质技术是一项根据人们的需求改变对象原本生物性状，从而生产出更多食品原材料的生物技术。在实际生产中，工作人员根据食品工程的目标，对实验对象进行改进，或者利用实验对象原有的蛋白质基础性质进行研发，生产出具有新功能、具备更高营养价值的蛋白质产品。食品工程中利用蛋白质技术，主要方法包括：第一，利用蛋白质促进凝乳酶性质的转变。凝乳酶是一种重要的食品添加剂，具有促进原奶凝结的作用，因此常被运用于乳制品的生产加工环节中，比如干酪孙莹等：现代生物技术在食品工程中的应用23-第 3 期第 53 卷工业微生物的制作加工。目前市场中常见的凝乳酶分为微生物凝乳酶和天然凝乳酶，二者无论在凝结性、还是在分解活性与稳定性方面均存在较大的差距，且微生物凝乳酶会影响食品风味。对此，工作人员利用蛋白质技术对凝乳酶进行改进，促使微生物凝乳酶性质的转变，从而改善微生物凝乳酶的食品加工使用性。第二，利用蛋白质技术增强纤维素酶性能。纤维素酶是我国工农业生产中最早利用的资源，具有较强的催化作用，可以有效解决工业生产、农业种植中产生的污染问题。工作人员利用蛋白质技术对纤维素酶进行改进，增强纤维素酶的催化性能，激活纤维素酶内潜在的活性氨基酸，以提升食品工程的加工质量5。2.4食品加工与检测工程中的酶工程技术酶工程技术是一项利用酶制剂的催化作用抑制不良因素在食品内发生反应的技术手段。现如今，国内很多食品的产品生产线上均运用了较为成熟的酶工程技术，比如食品甜味剂的生产加工。同时，一些食品检验机构还会利用酶工程技术对食品成分进行检验，检测食品中是否存在不良成分，判断各项成分指标是否符合标准，从而确保食品的性能优良，提升食品的安全水平，比如利用溶菌酶抑制革兰氏阳性菌的活性。在食品工程中应用酶工程技术，大多是将酶工程技术运用于食品添加剂的研发、生产中。在食品工程中，工作人员利用酶工程技术开展食品性能的优化，使食品能有效抵御外界不良因素的影响，提升食品的稳定性与安全性。另外，利用酶工程技术辅助粮食生产加工，可以在一定程度上丰富粮食产品的功能，增加食品的膳食纤维含量，优化食品内膳食纤维的分布。3结语综上所述，现代生物技术对于促进食品行业发展、推动食品工程进展具有重要作用。就本次研究内容可以看出，不同生物技术对于食品工程的作用不同，要想充分发挥这些技术优势，就应当根据食品工程的具体需求，结合每种技术的特性和优势，有针对性地应用生物技术。只有这样，才能利用现代生物技术加快食品工程建设，持续提高我国的食品研发能力，提高食品加工生产的安全性，提升食品检测的科学性与精准性，不断提高食品工程效率与质量，推动我国食品工程的顺利发展。参考文献1 刘桂兰.食品生产环节生物工程技术的应用 J.现代食品,2022,28(17):138-140.2 刘春连.现代生物技术在食品工程中的应用进展 J.食品工程,2022(2):16-19.3 戴若平,王霞.食品加工中生物技术的应用及发展 J.食品安全导刊,2021(36):166-168.4 周昊.浅谈在食品工业领域中应用生物工程技术的策略 J.食品界,2021(10):128.5 董洁.现代生物技术在食品工程中的应用 J.中国食品工业,2021(7):102-103.AbstractFood engineering includes multiple links such as food research and development,food production and processing,and foodtesting,and these links are relatively complex.How to utilize the advantages of modern science and technology to strengthen theachievements of food engineering,ensure food safety,develop more high-quality food,and meet the needs of the people is a key issuethat should be considered at present.The paper studies the application of modern biotechnology in food engineering,aiming to flexiblyapply biotechnology to food engineering,fully meet the needs of research and development,processing,and testing,and promote thehealthy and sustainable development of our countrys food industry.The paper briefly elaborates on food engineering and the modernbiotechnology involved,and then explores the application of modern biotechnology in food engineering from multiple perspectives ofmodern biotechnology.Key wordsmodern biotechnology;food engineering;applicationOn the Application of Modern Biotechnology in Food EngineeringSUN Ying，MA Shimin，FAN Chunchun，WANG Dongling，XU ChuanxiaHeze City Institute of Food and Drug Inspection and Testing,Heze 274000,China24-