现代生物技术在食品工程中的应用

现代生物技术在食品工程中的应用

曹媛

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摘要：现代生物技术在食品工程领域的应用日益广泛，深刻地改变了食品的生产、加工、保鲜等多个环节。本文阐述了基因工程、酶工程、发酵工程等现代生物技术在食品工程中的应用方式及其带来的影响，包括提升食品营养价值、改进食品加工工艺、保障食品质量安全等多方面内容，同时也探讨了这些技术应用所面临的挑战。

关键词：现代生物技术；食品工程；基因工程

引言：随着科技的不断发展，现代生物技术逐渐成为推动食品工程进步的重要力量。在满足人们对食品日益多样化需求的进程中，生物技术以其独特的优势为食品工程带来了前所未有的创新。从提高食品产量到改善食品品质，从延长食品保鲜期到开发新型功能性食品，现代生物技术在食品工程中的应用具有深远的意义和广阔的前景。

1. 现代生物技术在食品工程中的主要应用

1.1基因工程在食品工程中的应用

基因工程在食品工程中的应用是多方面的。在作物改良方面，通过基因工程技术可以将抗虫、抗病、抗逆等优良基因导入农作物中。例如，将苏云金芽孢杆菌中的Bt毒蛋白基因导入棉花中，使得棉花能够抵抗棉铃虫的侵害，减少了农药的使用量，提高了棉花的产量和质量。在食品加工方面，基因工程可以用于改良微生物。比如，改造酿酒酵母，使其能够更高效地将糖分转化为酒精，提高酿酒的效率和品质。同时，基因工程还能用于生产特殊的食品成分，如通过基因工程菌生产人乳铁蛋白，这种蛋白可以添加到婴儿奶粉中，增强婴儿的免疫力。

1.2酶工程在食品工程中的应用

酶工程在食品工程中的应用具有重要意义。在食品保鲜领域，利用酶的催化特性可以开发新型保鲜技术。例如，葡萄糖氧化酶可以除去食品中的氧气，从而抑制需氧微生物的生长，延长食品的保质期。在食品加工过程中，酶可以提高加工效率和产品质量。像淀粉酶在淀粉类食品加工中广泛应用，它能够将淀粉分解为葡萄糖等小分子糖类，这对于制作面包、糕点等食品至关重要。此外，蛋白酶在肉类加工中也有重要作用，它可以使肉类更加嫩滑，改善口感。还有纤维素酶在果蔬汁加工中，能够分解果蔬中的纤维素，提高出汁率，并且使果蔬汁更加澄清。

1.3发酵工程在食品工程中的应用

发酵工程是食品工程中不可或缺的一部分。传统的发酵食品如白酒、啤酒、酸奶、酱油等都是发酵工程的产物。在白酒酿造中，通过微生物的发酵作用，将粮食中的淀粉转化为酒精，同时产生各种风味物质，形成白酒独特的香型。啤酒的酿造则是利用大麦发芽过程中产生的淀粉酶将淀粉分解，再由酵母发酵产生酒精和二氧化碳。酸奶的制作是通过乳酸菌发酵牛奶中的乳糖，产生乳酸，使牛奶的pH值降低，从而形成酸奶特有的酸味和凝乳状态。酱油的酿造是利用霉菌、酵母菌和细菌等多种微生物的协同发酵，将大豆中的蛋白质和淀粉分解为氨基酸、糖类等小分子物质，赋予酱油独特的风味和色泽。

2. 现代生物技术应用于食品工程的优势

2.1提升食品营养价值

现代生物技术能够显著提升食品的营养价值。例如，通过基因工程技术，可以在作物中增加维生素、矿物质等营养成分的含量。像黄金大米，它是通过基因工程手段将胡萝卜素合成途径中的关键基因导入水稻中，使得大米中含有丰富的β - 胡萝卜素，β - 胡萝卜素在人体内可以转化为维生素A，这对于解决一些发展中国家维生素A缺乏症有着重要意义。在发酵食品中，微生物发酵可以产生一些对人体有益的生物活性物质。如酸奶中的乳酸菌发酵产生的胞外多糖，具有调节肠道菌群、增强免疫力等功能。

2.2改进食品加工工艺

在改进食品加工工艺方面，生物技术发挥着独特的作用。酶工程技术提供了更加温和、高效的加工方法。与传统的化学加工方法相比，酶催化反应具有专一性强、反应条件温和等优点。例如在油脂加工中，脂肪酶可以用于油脂的改性，生产出具有特殊功能的油脂产品，如零反式脂肪酸的油脂。在淀粉加工中，新型的淀粉酶可以在较低的温度和pH值下进行反应，减少了能源消耗和对设备的腐蚀。发酵工程也为食品加工工艺的改进提供了新的途径。利用微生物发酵可以生产出传统加工方法难以获得的食品原料，如利用微生物发酵生产的大豆蛋白制品，其功能特性优于传统的大豆制品。

2.3保障食品质量安全

现代生物技术有助于保障食品质量安全。基因工程技术可以培育出抗病虫害的作物品种，减少农药的使用量，从而降低农药残留对食品的污染风险。例如抗虫棉花的种植，减少了棉铃虫防治过程中的农药使用，不仅提高了棉花的质量安全，也减少了对环境的污染。在食品检测方面，生物技术也有广泛的应用。例如利用酶联免疫吸附测定（ELISA）技术，可以快速、准确地检测食品中的有害物质，如农药残留、兽药残留、微生物毒素等。发酵工程中的一些微生物可以抑制有害微生物的生长，在食品保鲜和防腐方面发挥作用。如某些乳酸菌在发酵过程中产生的乳酸和细菌素等物质，可以抑制食品中的腐败菌和致病菌的生长。

3. 现代生物技术在食品工程应用中面临的挑战

3.1安全性与伦理问题

现代生物技术在食品工程中的安全性问题备受关注。基因工程食品的安全性是一个争议性话题。虽然目前没有确凿的证据表明转基因食品对人体健康存在危害，但是转基因食品可能带来的潜在风险不能被忽视。例如，转基因作物可能会通过基因漂移对野生植物的基因库造成影响，从而改变生态平衡。在伦理方面，一些人认为对生物基因的改造违背了自然规律，特别是在涉及到动物基因改造时，例如将人的基因导入动物体内生产药用蛋白等操作，引发了关于动物福利和伦理道德的争议。

3.2技术成本与可操作性

现代生物技术在食品工程中的应用往往面临着技术成本高的问题。基因工程技术需要大量的资金投入用于研发、实验室设备购置、人员培训等。例如，开发一种新的转基因作物品种，从基因克隆、转化到安全性评价等环节，需要耗费巨额资金。而且，一些生物技术的操作难度较大，对操作人员的技术水平要求高。像基因编辑技术中的CRISPR - Cas9技术，虽然具有高效、精准等优点，但是在实际应用中，需要操作人员具备扎实的分子生物学知识和熟练的实验操作技能，这在一定程度上限制了其在食品工程中的广泛应用。

3.3公众认知与接受度

公众认知与接受度是现代生物技术在食品工程应用中的一大挑战。由于公众对生物技术缺乏深入的了解，很多人对转基因食品等现代生物技术产品存在疑虑和恐惧。部分媒体的不实报道也加剧了公众的担忧。例如，一些媒体夸大转基因食品的潜在风险，导致公众对转基因食品的接受度较低。在一些发达国家，消费者对有机食品的青睐也反映出他们对现代生物技术食品的不信任。在中国，虽然政府在积极推广现代生物技术在食品工程中的合理应用，并加强对生物技术产品的监管，但是要提高公众的认知和接受度仍然需要大量的科普工作和有效的沟通策略。

结束语：现代生物技术在食品工程中的应用是一把双刃剑。一方面，它为食品工程带来了众多机遇，如提升食品品质、保障食品安全等；另一方面，也面临着安全性、成本和公众接受度等挑战。在未来的发展中，需要不断地进行科学研究、完善监管体系、加强公众教育，以实现现代生物技术在食品工程中的可持续健康发展，从而更好地造福人类。参考文献：

[1]杜义德.探析现代生物技术与畜牧业可持续发展[J].今日畜牧兽医,2021,37(12)

[2]刘敏敏,钱佳.探析现代生物技术在环境检测中的应用[J].资源节约与环保,2021(12)

[3]李明智,刘琳.生物检测技术在现代食品检验检测中的实际应用探讨[J].食品安全导刊,2021(30)