论文部分内容阅读
摘 要：微生物细胞工程技术是现代科学领域中应用非常广泛的细胞工程技术之一，本文综述了微生物细胞工程技术的概念及其在食品工业生产中的应用。
关键词：微生物细胞工程；食品；应用
1.微生物细胞工程的概述
微生物细胞工程技术又称发酵工程，是细胞工程技术的一种。微生物细胞工程技术主要以微生物细胞为实验材料，进行实验目标设计和操作，创造新的微生物品种或者培育新的微生物性状的工程创造技术。微生物细胞工程技术兴起于 20 世纪 20 年代，由于科技的兴起，工业、食品和医药的大量需求，传统的生产方式已不能满足。后来人们就利用化学和化学工技术，向农业化学和化学工程学习，来对发酵生产工艺进行来了规范。利用机械生产和化学培养，来代替了传统的手工操作，这不仅加快了生产效率，也使的发酵工程在发酵生产中得到了第一次历史性的进步[1]。
2. 微生物细胞工程在食品工业中的应用
2.1微生物细胞发酵工程在传统发酵食品中的应用
微生物细胞发酵技术在酿酒中有广泛应用，在浓香型白酒、大曲等生產中起了重要作用。日本利用纯种曲酶进行酱油酿造，原料的蛋白质利用率高达85%[2]。国内浓香型白酒酿造微生物主要来源于酿酒大曲、窖泥、糟醅、原料及环境携带， 但参与发酵产香微生物主要来自于大曲、窖泥、糟醅及人工添加的生香菌纯培养或复合菌液、强化曲、人工窖泥等。为提高浓香型白酒优质酒率， 最大发挥产香菌的生香功能， 我国已有不少研究者从浓香型白酒生产用曲、糟醅、窖泥中分离出醋酸、乳酸、丙酸、丁酸、己酸等香气前体物及酯类、酯化酶产香菌，并将主要产香菌的纯培养或混合培养物制成己酸菌液、酯化酵母液、产香复合菌液、酯化曲、生香窖泥等，其投产应用效果显著。
2.2 微生物细胞工程技术生产食品添加剂
利用细胞杂交和细胞培养可生产独特的食品香味和风味的添加剂，如香草素、可可香素、菠萝风味剂以及高级的天然色索，如咖吸黄、类胡萝卜素、紫色家、花色昔素、辣椒素、靛蓝等。并且通过杂种选育，培养的色素含量高，色调和稳定性好，如转基因的E.Coli玉米黄素最高产t可达289ug/g。采用细胞分离法分离出香革植物细胞，然后进行人工培养，大t繁殖，提取出香味物质与植物栽培法相同，极大提高了香草香料产[3]。
2.3 改造传统的食品加工技术
改造传统的食品加工技术是指在食品加工中，人们通过新的技术提高原料的利用率，使其达到人们需求的水平，从而取代传统的食品加工技术。其中，最典型的就应是在味精生产中，使用双酶法糖化发酵技术取代传统的酸法水解技术。在传统酿酒工艺过程中，构建出己酸菌和甲烷组成的“人工老窖”，大大提高了产品的产量和成品味感。在我国，由于发酵工程改造技术的广泛应用，有许多传统的食品加工工程都得到改变，这样不仅大大地提高了生产效率，还对节约了原料，从而促进了社会经济的发展。
2.4 单细胞蛋白的生产
由于微生物菌体的蛋白质含量高，因此，把它作为蛋白质资源不仅可以解决全球蛋白质资源紧缺的问题，还减少物质的消耗。利用微生物生产出来的蛋白质，有的可以供人直接食用，有的可用做饲料来提供家禽、家畜的食物供应。以酵母菌和假丝酵母菌生产的单细胞蛋白，可直接用作人的食品。由于单细胞蛋自氨基酸组成齐全，因此可作为营养强化剂而添加到食品中，用以提高各类产品的蛋白质生物价。由于单细胞蛋白中的维生素和矿物质含量丰富，因此可用于补充许多食物所需的全部或部分维生素和矿物质。董衍明[4]等人 2005 年指出，生产单细胞蛋白饲料的常用菌株为非致病、非产毒的酵母菌，细菌，真菌和微藻，其中酵母菌是最受关注的一类，也是应用最为广泛的一类。酵母菌的蛋白含量高达 60%，几乎含所有的氨基酸，尤其是赖氨酸、苏氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸等必需氨基酸的含量高，而且维生素含量也比较丰富。
2.5 开发功能性食品
功能性食品的开发成为目前人们健康生活的必然需求。目前，功能性食物主要有：大型真菌的开发、有机形式的微量元素的制备、超氧化物歧化酶的制备。其中，大型真菌的开发在对人们日常生活健康有着很重要的意义。功能性的有效成分主要来自那些名贵中药材如灵芝、冬虫夏草、茯苓、香菇、蜜环菌等药用真菌，是发展工程性食品的一个最主要原料来源，而主要的获取途径是通过发酵实现的。
2.6 微生物油脂的生产
在自然界中有许多微生物都含有油脂，低的含油率为 2%～3%，高的 60%～70%，并且其中有大部分微生物油脂富含多不饱和脂肪酸，这种脂肪酸由益于人体健康。目前，在我国武汉福星生物制药有限公司已经开始大规模的生产这种微生物油脂。富含AA和DHA的微生物油脂已在美国、日本、英国等国上市。由此可见，微生物细胞工程在食品中的应用已经势不可挡。
总之，展望21世纪将是生物技术飞速发展并应用世纪，细胞工程技术作为生物技术之一也将发挥不可替代的作用。食品工业将成为现代生物技术应用最广泛、最活跃、最富有挑战性的领域。食品工业将不再是传统农业食品的概念，重视微生物发酵工程技术的应用研究，将促进我国食品工业的改革，实现我国食品工业健康有序的发展。
参考文献
[1] 刘士旺，陈付学等.细胞工程.北京：科学出版社，2013.1
[2] 宋贤良.国内外生物技术研究进展[J].粮食与油脂，2002（6）：32-34.
[3] 廖建民， 任道琼， 唐玉明等. 浓香型曲药中酵母菌的初步分类和选育[J]. 酿酒， 2000（2）： 47-48.
[4] 董衍明等.单细胞蛋白饲料的开发与利用[J].饲料研究，2005（9）：25-27.
[5] 唐耀军，尤平涛.单克隆免疫分析法快速检测食品中阿片生物碱[J].宁夏医学杂志，2001，23（3）：181.
作者简介：
田海娟（1980年-3月），女，汉族，吉林长春人，讲师，研究方向为农产品加工与资源利用。
关键词：微生物细胞工程；食品；应用
1.微生物细胞工程的概述
微生物细胞工程技术又称发酵工程，是细胞工程技术的一种。微生物细胞工程技术主要以微生物细胞为实验材料，进行实验目标设计和操作，创造新的微生物品种或者培育新的微生物性状的工程创造技术。微生物细胞工程技术兴起于 20 世纪 20 年代，由于科技的兴起，工业、食品和医药的大量需求，传统的生产方式已不能满足。后来人们就利用化学和化学工技术，向农业化学和化学工程学习，来对发酵生产工艺进行来了规范。利用机械生产和化学培养，来代替了传统的手工操作，这不仅加快了生产效率，也使的发酵工程在发酵生产中得到了第一次历史性的进步[1]。
2. 微生物细胞工程在食品工业中的应用
2.1微生物细胞发酵工程在传统发酵食品中的应用
微生物细胞发酵技术在酿酒中有广泛应用，在浓香型白酒、大曲等生產中起了重要作用。日本利用纯种曲酶进行酱油酿造，原料的蛋白质利用率高达85%[2]。国内浓香型白酒酿造微生物主要来源于酿酒大曲、窖泥、糟醅、原料及环境携带， 但参与发酵产香微生物主要来自于大曲、窖泥、糟醅及人工添加的生香菌纯培养或复合菌液、强化曲、人工窖泥等。为提高浓香型白酒优质酒率， 最大发挥产香菌的生香功能， 我国已有不少研究者从浓香型白酒生产用曲、糟醅、窖泥中分离出醋酸、乳酸、丙酸、丁酸、己酸等香气前体物及酯类、酯化酶产香菌，并将主要产香菌的纯培养或混合培养物制成己酸菌液、酯化酵母液、产香复合菌液、酯化曲、生香窖泥等，其投产应用效果显著。
2.2 微生物细胞工程技术生产食品添加剂
利用细胞杂交和细胞培养可生产独特的食品香味和风味的添加剂，如香草素、可可香素、菠萝风味剂以及高级的天然色索，如咖吸黄、类胡萝卜素、紫色家、花色昔素、辣椒素、靛蓝等。并且通过杂种选育，培养的色素含量高，色调和稳定性好，如转基因的E.Coli玉米黄素最高产t可达289ug/g。采用细胞分离法分离出香革植物细胞，然后进行人工培养，大t繁殖，提取出香味物质与植物栽培法相同，极大提高了香草香料产[3]。
2.3 改造传统的食品加工技术
改造传统的食品加工技术是指在食品加工中，人们通过新的技术提高原料的利用率，使其达到人们需求的水平，从而取代传统的食品加工技术。其中，最典型的就应是在味精生产中，使用双酶法糖化发酵技术取代传统的酸法水解技术。在传统酿酒工艺过程中，构建出己酸菌和甲烷组成的“人工老窖”，大大提高了产品的产量和成品味感。在我国，由于发酵工程改造技术的广泛应用，有许多传统的食品加工工程都得到改变，这样不仅大大地提高了生产效率，还对节约了原料，从而促进了社会经济的发展。
2.4 单细胞蛋白的生产
由于微生物菌体的蛋白质含量高，因此，把它作为蛋白质资源不仅可以解决全球蛋白质资源紧缺的问题，还减少物质的消耗。利用微生物生产出来的蛋白质，有的可以供人直接食用，有的可用做饲料来提供家禽、家畜的食物供应。以酵母菌和假丝酵母菌生产的单细胞蛋白，可直接用作人的食品。由于单细胞蛋自氨基酸组成齐全，因此可作为营养强化剂而添加到食品中，用以提高各类产品的蛋白质生物价。由于单细胞蛋白中的维生素和矿物质含量丰富，因此可用于补充许多食物所需的全部或部分维生素和矿物质。董衍明[4]等人 2005 年指出，生产单细胞蛋白饲料的常用菌株为非致病、非产毒的酵母菌，细菌，真菌和微藻，其中酵母菌是最受关注的一类，也是应用最为广泛的一类。酵母菌的蛋白含量高达 60%，几乎含所有的氨基酸，尤其是赖氨酸、苏氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸等必需氨基酸的含量高，而且维生素含量也比较丰富。
2.5 开发功能性食品
功能性食品的开发成为目前人们健康生活的必然需求。目前，功能性食物主要有：大型真菌的开发、有机形式的微量元素的制备、超氧化物歧化酶的制备。其中，大型真菌的开发在对人们日常生活健康有着很重要的意义。功能性的有效成分主要来自那些名贵中药材如灵芝、冬虫夏草、茯苓、香菇、蜜环菌等药用真菌，是发展工程性食品的一个最主要原料来源，而主要的获取途径是通过发酵实现的。
2.6 微生物油脂的生产
在自然界中有许多微生物都含有油脂，低的含油率为 2%～3%，高的 60%～70%，并且其中有大部分微生物油脂富含多不饱和脂肪酸，这种脂肪酸由益于人体健康。目前，在我国武汉福星生物制药有限公司已经开始大规模的生产这种微生物油脂。富含AA和DHA的微生物油脂已在美国、日本、英国等国上市。由此可见，微生物细胞工程在食品中的应用已经势不可挡。
总之，展望21世纪将是生物技术飞速发展并应用世纪，细胞工程技术作为生物技术之一也将发挥不可替代的作用。食品工业将成为现代生物技术应用最广泛、最活跃、最富有挑战性的领域。食品工业将不再是传统农业食品的概念，重视微生物发酵工程技术的应用研究，将促进我国食品工业的改革，实现我国食品工业健康有序的发展。
参考文献
[1] 刘士旺，陈付学等.细胞工程.北京：科学出版社，2013.1
[2] 宋贤良.国内外生物技术研究进展[J].粮食与油脂，2002（6）：32-34.
[3] 廖建民， 任道琼， 唐玉明等. 浓香型曲药中酵母菌的初步分类和选育[J]. 酿酒， 2000（2）： 47-48.
[4] 董衍明等.单细胞蛋白饲料的开发与利用[J].饲料研究，2005（9）：25-27.
[5] 唐耀军，尤平涛.单克隆免疫分析法快速检测食品中阿片生物碱[J].宁夏医学杂志，2001，23（3）：181.
作者简介：
田海娟（1980年-3月），女，汉族，吉林长春人，讲师，研究方向为农产品加工与资源利用。