食品化工生物技术的现状与展望

肖云

摘要:在科学技术不断发展的背景下，人民群众越来越重视食品安全，所以，有效解决人民群众安全、健康、食品以及营养等问题刻不容缓。基于此，本文从食品化工生物技术的现状入手，对食品化工处理废水的进展进行探讨。

关键词:食品化工；生物技术；生物反应器；酶；固定化酶

工程科学技术和生命科学知识相结合并且运用在工业生产当中的新技术领域就是生物技术，其在工业生产条件下运用离体动植物组织细胞和微生物，能够在反应器当中进行生产有用物质的过程。随着科学技术快速发展，生物技术也有了巨大的突破，并且也逐渐应用在食品化工行业，如在食品添加剂、生物反应器以及食品发酵方面都有一定的作用。

1 食品化工生物技术的内容

研究食品化工生物技术主要包含了：减少生产成本；有效改进微生物对氨基酸、维生素、有机酸、酶以及香料等生产产品工艺；加强基因数目有效改变微生物调控生理机制；在微生物菌体当中引入动植物基因，同时再通过微生物生产动植物，从而减少生产的成本；改善微生物的代谢方式，防止其生产出有害物质；SNA探针合成；加快食品微生物检测；蛋白质改变氨基酸组成以及改变立体结构，让其更加适合使用于食品加工；通过细胞和固定化酶，与生物反应器以及自动控制系统进行有效配合，生产出有机酸、维生素、氨基酸以及甜味剂等附加值比较高的产品，通过酶有效改变食品的组合成分，能够有利于其满足一部分特殊需求；通过酶对食品化学结构的改变，能够让其更加具备功能性；利用和瘤技术的融合能够生产出单克隆抗体，能够混合使用或者单独使用在检测系统当中，加快检查食品当中的微生物、毒素以及化学物质；利用生物反应器和重组DNA，能够有利于生产香料、甜味饮料以及天然色素。生物技术的应用目的就是为了替代物质原本的生产过程，让其在运作成本低的情况下得到高纯度精制产品。生物技术的应用不但能够获取到当前已经生产的物质，还能够生产出新的物质，同时还可以有效培养新品种。物质分离精制技术，比如分离色层方式（包含分离色层液体以及分离液离心色层）、分离吸附色层方式、分离膜方式（反超滤、反渗透、反电渗析）、超临界抽提方式以及电泳方式等都能够有效实现食品化工。能够实现通过生物技术提取出在天然物质当中未知，并且也从而在工业上提取出的物质。例如在血液当中提取出血红蛋白、在脑汁当中调整分裂细胞物质以及提取出糖类、在初乳当中提取出免疫性球蛋白等技术也越来越成熟。在通过微生物能够直接发酵的前提上，加入遗传因子重组和融合细胞技术，培养出新菌种，能够有利于促进发酵技术的发展^[1]。

2 食品化工生物技术的现状

2.1生物反应器

在应用食品化工生物技术的过程中，生物反应器是被研究最多的。比如，通过酶和微生物作为反应触媒，利用固定酶载体以及高活性酶载体。酶和微生物的固定化方式包含了离子结合法、交联法、包埋法、微胶囊法以及物理吸附法等。生物反应器的方式非常多，使用最广泛的就是建构简单的搅拌槽型。而这样的反应器不但能够间接使用还能够连续使用。填充层型反应器是因为填充固定化触媒，连续从填充层上部或者下部提供原料，产物不断取出，能够实现正常连续运转^[2]。

2.2牛乳及乳制品

目前通过生物技术对牛乳当中的乳糖进行分解能够制作成乳糖酶牛奶，专门提供给乳糖缺乏症的人群食用。通过对毛状高分子吸附的β－半乳糖酶的固定化技术及利用生物反应酶的固定化技术的研究也获得了非常大的进展。通过生物技术能够从某一部分微生物当中提取出从前只能够从牛胃里面提取的凝乳酶，能够有效实现把牛奶凝固，从而生产出天然干酪。进行无性繁殖乳球蛋白的DNA，已经成功地培育出新的酵母菌，能够有效避免牛奶产生变质反应。酵母菌和乳酸菌的菌种就是发酵乳，发酵之后进行乳制品的制作。一般情况下，每一升包含的活菌数量超过一百万，就会划分成饮料、未调味、半固态以及固态这四种方式。因为Bifidobacterium是属于乳酸菌，不仅具有整肠的效果，还能够有利于改善肝功能，所以其产品也成为欧洲地区的发酵乳品主流，并且逐渐扩大日本市场。牛里面包含了厌气微生物，能够有效的分解纤维素，其能够把细胞间、细胞壁以及植物细胞上具有的半纤维素和纤维素进行分解，从而产生木质素，而低分子量的微生物能够很容易地分解木质素，从而形成可溶性的木质素，而可溶性木质素能够有效推动分解纤维素。DDV是构成木质素的成分之一，DDV是Enterococus faecium和Fusobacterium Varium两种细菌融合而成的，能够有效地提升肉牛的成长速度^[3]。

2.3 甜味料

甜味料能够划分成非糖质和糖质两类。非糖质甜味料具有陶马甜以及甜菊精等阿斯巴甜和天然甜味料等合成甜味料。能够利用生物反应来提取的甜味料非常多。主要就有异构化糖。最早使用异构化糖生产的就是葡萄糖异构化酶，就是使用特殊网状多控制阳离子来交换树脂作为载体吸附而得来的固定化酶。把葡萄糖液（原本是淀粉经过a－淀粉酶和糖化葡萄糖淀粉酶糖得到的）流经盛有固定化酶的反映出搭配的异构化糖液，再通过简简单单的精制和浓缩，而得到的异构化糖。食品化工过程中具有发展前景的新原料就是微生物多糖，当作乳化剂、增稠剂、助泡剂以及稳定剂等等。而夭门冬氨酞苯丙氨酸甲酯是一种新型甜味料，天门冬氨和苯丙氨酸共同合成的二肽，其甜度是蔗糖的二百二十七倍。有一部分热带植物果实里面包含了味甜蛋白，现在利用生物技术能够明确其化学结构的甜味蛋白至少包括三种。比如第一种蛋白thau-matin，是二百零七个氨基酸共同组成的多肽。对比同种重量的蔗糖这种甜味蛋白会甜1600倍。还有一种甜味蛋白就是morellin，是两条多肽链所组成的，第一种多肽链包含了五十个氨基酸，第二种多肽链包含了四十四个氨基酸，其和蔗糖对比，甜1500倍。

2.4油脂

EPA作为PGI_s前驱体的作用就是预防心肌梗塞、预防血栓症以及降低血脂。目前通过生物技术能够明确，降低血液当中的中性脂肪、组织血小板凝聚、抑制动脉硬化的因素是因为减少LDL和VLDL。而HDL的增加能够有利于预防动脉硬化以及减少血液黏性，不仅具有抗肿瘤以及抗炎症的作用，还能够有效为动物生长过程中提供其所需要的营养物质。把生长快并且不含EPA的淡水产小球藻和生产缓慢并且含大量EPA的海水产小球藻有效进行细胞融合，能够得到丰富含量的EPA的融合细胞。目前已经明确非常多适合培养小球藻的细胞计数，能够提供给饲养鱼苗使用。

3 食品化工生物技术处理废水的研究进展

3.1研究应用固定化酶

固定化酶是利用物理手段或者化学手段，加强固定细胞以及游离酶，让其具有水不溶性，但是依旧具备生物活性的衍生物。对比传统的活性污泥法来说，固定化酶的环保应用是一种有效的改革，且有划时代的意义，并且固定化酶的应用潜能非常大。但是降解大多数的污染物都加入多种酶，但是固定化和提取多种酶的方式非常复杂，在一定程度上增强了成本费用。所以，目前应用固定化酶仅仅限制于结构简单和成分单一的污染物降解^[4]。

3.2研究应用固定化细胞

对比传统的固定化霉技术和生物技术，固定化细胞技术在八十年代发展起来就具有非常多处理废水的特征，例如反应器里面高有机负荷、容易固态分离、高浓度微生物以及少量产生污泥，并不需要和固定化酶法一样，从细胞当中提取和纯化酶。可以把固定化细胞当做是完整得多酶反应器，适合用在多步复杂的讲解反应，所以研究应用固定化细胞非常多，总的包含了一下几个方面：第一方面，研究基础理论，对制取固定化细胞进行主要研究，研究固定细胞的新方式和新材料；研究废水处理动力学和废水处理传质过程以及研究净化机理。第二方面，研究处理高浓度有机废水的固定化细胞技术，包含了研究传递固定化微生物的基质，多孔陶瓷的固菌能力，有机废水的处理工艺参数以及聚乙烯醇溶解影响细菌活化。第三方面，研究IMC技术脱氧除磷。第四方面，研究难降解物质IMC技术以及含毒物的处理^[5]。

4 结束语

综上所述，我国食品化工生物技术的应用还不够成熟，研究也不够深入。生物技术是科学技术的发展推动了食品化工行业的创新，同时在社会发展下消费者的高要求也推动了食品化工行业的发展。

参考文献：

[1]范昱伦,朱建朋,翟天奇,赵迎慧,陈娜,杜朝军,刘学国.食品化工生物技术的开发研制[J].饮食科学,2017(18):21.

[2]李忠英,曾志云.食品生物技术专业啤酒生产性实训基地建设研究——以湖南化工职业技术学院为例[J].江西化工,2017(04):41-42.

[3]正勇.着力创新、加快江西食品生物技术产业发展[J].江西食品工业,2006(01):10-12.

[4]王弘.国内外食品生物技术发展概况[J].广州化工,2005(05):47-48.

[5]孙家寿.食品化工生物技术的现状与展望[J].现代化工,1993(10):17-22.