生物技术与未来食品工业
20世纪50年代科学家发现了 D NA双螺旋结构和70年代初实现了 D NA重组技术，这些建立在生命科学基础理论之上，以基因工程为核心内容，包括细胞工程、酶工程和发酵工程的生物技术，不但在农牧业、医药保健业等领域发挥着巨大作用，而且已渗透到食品工业的各个方面。据估计，目前国际市场上以生物工程为基础的食品工业产值约为2500亿美元。科学家预言：21世纪生物技术将会给食品工业带来一场深刻的革命。生物技术在食品工业领域的应用方向生物技术在食品工业领域的应用方向包括五个方面：一是利用基因工程在不同物种之间实现基因转移或 D NA重组，改造食品原料，或者在此基础上采用蛋白质工程，即采用 D NA分子克隆对蛋白质分子进行定位突变，提高食品营养价值及其加工性能；二是采用细胞融合技术、细胞大量控制性培养技术等细胞工程，按照预定的设计，生产各种保健食品有效成分、新型食品和食品添加剂，改造食品原料甚至创造新品种；三是利用酶工程改变酶的理化特性，提高酶的催化活性和转化能力，改良食品加工工艺；四是利用发酵工程，即新生产菌种选育、发酵工艺条件优化、发酵设备改进等，根据发酵目的采用现代发酵设备，进行放大培养和控制性发酵，获得预定的食品、食品添加剂或食品有效部位；五是采用生物芯片等现代生物检测技术增强食品的安全保障和消费者的知情权保障。生物时代食品工业呈现的新特点生命科学和生物技术的发展必将给食品等相关产业带来重大影响，促使它们走向新的生产模式，并为它们提供新的技术手段，生物时代的食品工业将呈现一些新特点。首先，食品生产模式发生“绿色位移”。生命科学和生物技术的发展使农业和工业（特别是医药、食品、化工等领域）均发生着重大变革，农业和工业之间的界限日益模糊，“农工业”和“工农业”正悄然兴起。毫无疑问，生物时代农业将是食品工业的第一生产车间，在这个车间里虽仅能看到绿色的田野和悠闲的牛羊，听不到机器的轰鸣声，却能利用转基因动植物生产各种工业产品，如促红细胞生成素（ E PO）、疫苗及各种生物活性成分等，即食品生产模式发生“绿色位移”。其次，食品加工“重心前移”。组织培养、基因工程和细胞工程等生物技术的应用使食品产业的加工重点从产后移到产前甚至整个生长培育过程。目前，食品工业这种“重心前移”的趋势已日益明显，而且这种工作重心向“上游”的延伸更有利于食品安全和质量的保证。第三，“食品安全”的内涵发生变化。生物时代“食品安全”的内涵将发生重大变化，不仅包括传统意义下的“无毒”和“卫生”等概念，还包括 G M食品（ G enetically Modified，基因改良食品或转基因食品）的安全问题，人们的食品安全意识将空前强化。人们将会把最新的科技成果应用于食品的安全研究，开发出新的分析监测技术检测 G M食品。第四，食品产业实现综合利用和零排放。采用基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程等生物技术对食品工业的下脚料进行综合利用，消除“三废”的环境污染，实现“零排放”是21世纪食品工业的奋斗目标。生物技术将影响食品工业的整个产业链在改造食品加工原料，提高加工性能方面，基因工程、蛋白质工程可以对动植物原料进行改造，进一步提高原料营养价值，改善其加工性能，满足食品加工对专用原料的要求。首先，在动物原料的改造上，目前应用基因工程生产某些畜用激素已投入批量生产，如增加产奶量和瘦肉型化的重组生长激素等。利用生物技术还可提高牛奶的热稳定性，防止消毒牛奶沉淀和炼乳凝结；改变乳成分，除去乳糖和β－乳球蛋白，生产出高酪蛋白含量以及含改良蛋白（酪蛋白和α－乳清蛋白）的牛奶等。其次，在改造植物原料上，通过“品质”育种，可以改良植物的加工性能。如利用转基因技术将决定小麦硬度的基因转移到水稻中，可降低稻米碾碎的机械力，减少对淀粉的破坏，提高米的品质；再如利用转基因技术控制小麦谷蛋白亚基的数量和合成，可大大改善面粉的粘弹性和加工性能；此外，利用基因工程还可培育出带咸味和奶味的适合加工膨化的玉米新品种等。在改造食品加工工艺上，生物技术是影响食品工业的一个重要方面。
首先，利用基因工程对传统发酵微生物进行改良，不仅可以提高产率，还能缩短加工工艺、简化工序。如采用基因工程将大麦的α－淀粉酶基因转入啤酒酵母，利用这种酵母生产啤酒的过程中，就不需要再添加α－淀粉酶液化谷物淀粉，省去了液化工序。再如利用基因工程将霉菌的淀粉酶基因转入大肠杆菌，并进一步转入酵母中，利用这种酵母可直接发酵淀粉生产酒精，省掉了高压蒸煮工序，缩短了生产周期，节能60％左右。除此之外，采用现代发酵工艺，利用改良的微生物还可生产低糖甜味剂、酸味剂、鲜味剂、维生素、活性肽、保鲜剂、香精香料、防腐剂、天然色素等。
其次，利用基因工程、特定位点诱发突变、原生质体融合和重组 D NA等生物技术，不仅可使多种酶和蛋白质，如牛皱胃凝乳酶、α－淀粉酶、乳糖酶、脂酶、β－葡聚糖酶和蛋白酶的基因在微生物中得以克隆和表达，还可大幅度提高这些酶的催化活性，改良酶解工艺。如日本利用以上技术可使α－淀粉酶的发酵产率提高近200倍。目前生产酶的工程菌多以大肠杆菌、酵母菌和丝状真菌为主，此外，还有芽孢菌和链霉菌等。
第三，采用现代发酵工艺代替化学合成工艺，生产天然食品添加剂和生物活性物质备受人们关注。如用热带假丝酵母生产木糖醇，不仅产量高，而且还无乙酸盐及化学溶剂残留。再如利用双酶法糖化工艺取代传统的酸法水解工艺生产味精，不仅可提高原料利用率10％左右，还无溶剂残留。
第四，利用生物技术对传统的加工工艺进行改造，可大大地缩短工艺流程、降低生产成本。如无腥味豆制品的传统生产工艺需要脱腥，不仅耗时、成本高，而且还会破坏豆制品的营养成分，但若以转基因无腥味大豆为原料，不仅可以省去脱腥工艺，还能提高产品品质，降低成本。随着人民生活水平的提高，人们对营养的要求也越来越高。生物技术在改善食品营养组分、防止营养成分损失、生产特定营养补充剂等方面具有重要作用。
首先，在改善原料营养组分上，生物技术可充分发挥其功能和效率。如利用基因工程去除大豆胀气因子，提高马铃薯固形物含量、大豆异黄酮含量、谷物赖氨酸含量和水稻的β－胡萝卜素含量以及植物油组成中不饱和脂肪酸的比例等，生产高异黄酮大豆、无腥味大豆、高胡萝卜素稻米、高蛋白甜马铃薯和稻米、强化维生素 A的植物油、强抗氧化性的水果和蔬菜等，满足人类对各种营养的需求。
其次，在防止食品营养成分损失及改善食品的营养品质上，生物技术具有常规食品加工技术所不具备的优势。对于稳定性差的营养成分，如维生素、 S OD、抗氧化成分等，为防止它们在加工过程中损失，可采用转基因技术导入稳定基因，提高其热、氧和光稳定性。而且在加工过程中还可采用酶技术对食品的品质进行改良，如利用谷氨酰胺转氨酶处理大豆蛋白，提高大豆蛋白的凝胶性、降低寡肽的苦味等。
第三，在生产特定营养补充剂方面，生物技术潜力巨大。利用发酵技术和酶技术可生产双歧杆菌增殖因子，如低聚果糖、低聚半乳糖、低聚甘露糖、低聚木糖等；利用酶技术，如木聚糖酶、β－葡聚糖酶、α－淀粉酶及其它降解细胞壁的酶类可生产膳食纤维素；利用酶技术可生产各种活性肽，如降压肽、抗氧化肽、减肥肽、预防肝性脑病肽和心血管疾病肽等，提高人类的营养水平和健康状况。在新型食品的开发上，可通过基因克隆技术，将风味前体基因转入食品原料中，再通过发酵工程或酶工程将风味前体物质转化为风味物质，生产出风味独特的发酵制品、酿造品等。在食品添加剂的开发上，利用生物合成法代替化学法已是大势所趋。目前，甜味剂中木糖醇、甘露糖醇、阿拉伯糖醇、甜味肽以及其它食品添加剂，如 V c、VB2、VB12等都可用发酵技术生产。利用细胞杂交和细胞培养技术还可生产具有独特香味和风味的食品香精香料，如香草素、可可香素、菠萝风味剂以及高级的天然色素，如类胡萝卜素、紫色素、花色苷、辣椒红、靛蓝等。此外，利用基因工程构建工程菌株还可生产肌醇、类胡萝卜素等各种食品添加剂。在食物安全上，生物技术对食品安全的影响主要体现在 G M食品的安全上，尤其“抗性” G M食品的安全性。虽然目前还没有明显的证据表明 G M食品存在危险性，但基因工程可以在动植物、微生物以及病毒之间进行基因转导，可培育出常规育种技术难以达到的新型食物，它们对食品的营养价值可产生无法预期的改变，一些抗虫、除草、抗病毒的 G M食品是否存在潜在的毒性、过敏原性、抗生素抗性等，短期内还无法证实，因此，不管 G M食品是否安全，生物技术对食物的安全性影响都将是巨大而深远的，它将引发人类在考虑食物营养的同时，更加考虑食物的安全性。在食品保藏、贮运方式上，利用基因工程可延长食物的贮
