食品生物技术

1、新疆农业大学新疆农业大学 专业文献综述专业文献综述题 目:食品生物技术在农产品及农副产物综合利用中的应用姓 名: 肖超男 学 院: 食品科学与药学学院 专 业: 食品科学与工程 班 级: 食科 122 班 学 号: 124031238 指导教师: 逄焕明 职称: 2013 年 11 月 29 日新疆农业大学教务处制食品生物技术在农产品副产物综合利用中的应用 摘要：生物技术是一门新兴的高新技术，对解决人类面临的食物、资源、健康、 环境等重大问题发挥着越来越重要的作用。农产品生产和消费的日益增长，随 之产生大量的农产品加工副产物。食品生物技术在副产物再利用中的应用也越 来越广。本文综述了发酵工程、酶工程技术和生物分离工程等生物技术在农产 品副产物综合利用中的应用。 关键词：食品生物技术；农产品副产物；综合利用 Application of food biotechnology in comprehensive utilization of processing by-products of agricultural products Abstract：Biotechnology is bu

2、rgeoning, which is playing a more and more important role in the areas of food resource, health and environment. As the growing of agricultural production and consumption, a lot of agricultural by-products emerged. The application of food biotechnology in by-products reuse is more and more widely. From Here review the application of food biotechnology, such as fermentation engineering, enzyme engineering technology and biological separation engineering, in comprehensive utilization of agricultur

3、al processing by-products. Key words：food biotechnology；agricultural processing by-products； comprehensive utilization生物技术是 21 世纪高新技术的核心,以基因工程为核心内容,包括细胞工程、 酶工程和发酵工程。大力发展生物技术及其产业已成为世界各国经济发展的战 略重点。世界人口的迅速增长所带来的土地与水资源的减少,为食品工业提出了 必须通过技术革新为人类提供充足食品的要求,生物技术在食品工业上的应用显 得更加重要,生物技术在食品工业的应用无疑会为其带来革命性进展。 食品生物技术是生物技术的重要分支学科，主要指生物技术在食品工业中 的应用。在食品生产相关领域如食品包装、检测、副产物再利用等方面，食品 生物技术也得到越来越广泛的应用。食品生物技术主要包括发酵工程、酶工程、 细胞工程和基因工程。生物技术在食品工业应用日益深入，以基因工程为先导， 以发酵工程、酶工程技术为核心，包括蛋白质工程和生物分离工程已成为提升 我国食品工业技术含量、参与市场竞争的重要核心技术。 农产品加

4、工副产物中含有丰富的蛋白质、脂肪、矿物质和其他生物活性成 分。深度开发利用农产品加工副产物，对于农产品加工综合利用和保护环境具 有重要意义，而且也能支持和促进农产品生产的发展，提高资源利用的附加值， 提升农产品加工业的国际竞争力，还能带动相关行业的发展。食品生物技术用 全新的方法来加工新型食品原料及其副产物，对于副产物的综合利用日益显示 出其特色。 1 在植物资源中的利用 1.1 育种与品质改良 在育种与品质改良方面,可利用基因组特征来对植物种类进行编目,快速鉴 别植物的品质特征,缩短传统育种的时间及通过基因调整提高植物品质。 可可每年产值达 360 亿美元,但在二十多种可可属的植物中只有一个属的可 可树产的可可豆可用于生产巧克力,而该属又可分为 Foresteros 和 Criollo 两 种类型,其中 Criollo 树产量低,不耐病虫害,但可可豆质量高,风味好;而Foresteros 树的生命力强,耐病虫害,但可可豆的品质较差,世界贸易市场上 80% 的可可来源于这种类型。传统上鉴别可可树种需要可可长出荚果,这需两三年的 时间。近几年,应用 RFLP 标记可可树属目,检测其基因物

5、质,建立了 DNA 指纹图 谱及不同品种的 DNA 库,便可据相应的遗传特点鉴定高质量特征的可可种。目前,利 用基因工程技术已获得了许多具抗逆性,或特别风味和品质的农作物,例如:具有 抗虫能力的西红柿、烟草、马铃薯,可抗病毒感染的稻米、番茄和甘薯,带咸味 和奶味的适宜膨化加工的玉米新品种、不饱和脂肪酸含量较高的油料作物。 Reter.Rshewry 通过转基因,控制小麦中一种谷蛋白亚基的数量和合成,大大改 善了面粉的粘弹性。 利用基因工程大大提高农作物品质,提高其食品价值。通过基因型而不是表 型来育种可方便筛选以及节省时间,并为以后对植物资源进行遗传修饰,提高质 量打下了基础。 1.2 食品生物技术在粮油副产物中的应用粮油加工副产物含有丰富的膳食纤维、低聚糖、活性肽、多元糖醇、功能 性油脂、抗氧化剂等功能性成分 ,因此对粮油加工副产物的综合利用可获得较 高的经济效益和社会效益。利用发酵工程、酶工程技术和生物物质分离技术可 以制备多种具有功能活性的成分并应用于食品和医药中。 1.3 生产低聚糖目前低聚糖开发以大豆为主 , 同时谷物麸皮也是低聚糖的良好来源。大豆 低聚糖是以生产浓缩或分离大

6、豆蛋白时的副产物大豆乳清为原料生产的,产品形 式有糖浆、颗粒和粉末状等 3 种。以大米加工的中、小碎米为原料，开发出啤 酒专用糖浆，而生产过程中的副产品米蛋白经加工后是优质蛋白源，淀粉 糖的生产延伸了大米加工的产业链、价值链。应用食品生物技术是提高大米 （特别是早米）转化率、提高大米附加值的主要技术手段。 1.4 木糖醇的发酵法生产粮食植物纤维废料如玉米芯、稻壳以及其他禾秆、种子皮壳,均可作为制备 木糖醇的原料。生产木糖醇的方法主要是水解富含木聚糖的半纤维素后分离、 纯化制的木糖,然后催化加氢还原制得木糖醇。目前出现了木糖醇的发酵法生产 技术,生产成本相对较低,原料也多采用谷物半纤维素的水解产物。木糖醇作为 蔗糖的替代物可以生产功能性糖果,能够有效的预防龋齿的发生,木糖醇还可以 作为甜味剂添加到糖尿病人食品中。 2 食品生物技术在水产副产物综合利用中的应用对于水产加工副产物综合利用的研究，主要集中在水解蛋白、胶原、明胶、 内脏酶制剂、矿物元素提取、皮革、软骨素及生物活性肽等方面。近年来，利 用生物化学和酶化学技术从水产加工副产物中研制出一大批综合利用产品，如 水解鱼蛋白、蛋白胨、甲壳素

7、、水产调味品、鱼油制品、水解珍珠液、紫菜琼 胶、河豚毒素、海藻化工品、海洋生物保健品和海洋药物等。 2.1 酶技术制取鱼蛋白酶解液利用中性蛋白酶、碱性蛋白酶对脱脂后的鱼副产品中的蛋白质进行水解提 取，是该领域研究的热点之一。研究表明，不同来源的鱼副产品、不同的酶制 剂、不同的水解条件，所得鱼蛋白水解液的组分均存在差异。所采用的酶制剂 主要有：中性蛋白酶、木瓜蛋白酶、复合风味酶、枯草杆菌中性蛋白酶、碱性 蛋白酶、复合蛋白酶等。 2.2 对虾加工副产物的综合利用中国是全球最大的对虾生产国，对虾产量约占世界养殖总产量的 37%，出 口产品主要是以去头对虾和虾仁为主。虾类加工过程中产生的副产物包括虾头 和虾壳，约占虾体的 30% 40%。对虾加工副产物的综合利用途径主要有：利 用酶解、过滤和降压分馏技术生产虾油、虾调味品和虾味素；利用化学处理和 超临界提取制备虾青素和甲壳素。如可以利用碱性蛋白酶对虾头进行深度水解 制取虾头蛋白的水解液。 2.3 生物酶技术在贝类加工副产物的应用 我国也是世界贝类生产大国和出口大国，养殖产量占世界养殖总产量的 60% 以上，出口量占世界出口总量的 40% 以上。

8、贝类加工中产生的副产物包括贝壳、 中肠腺软体部和裙边肉等，占总重量的 25% 以上。裙边肉或中肠腺软体部富含 氨基酸和牛磺酸，利用生物酶技术、喷雾技术和美拉德反应增香技术生产氨基 酸、牛磺酸和调味品；贝壳通过物理和化学方法处理可制取活性钙、土壤改良 剂和废水除磷材料。 3 食品生物技术在果蔬加工副产物综合利用中应用目前，我国果蔬加工副产物通常情况是直接抛弃或者只是做简单处理，果 蔬加工副产物的利用还比较单一，集中在果蔬渣的利用，生物技术在其中的应 用主要是生产酶制剂、青储饲料、发酵饲料和发酵酒精等。 3.1 提取菠萝蛋白酶菠萝历年来除一部分鲜果供应市场外，大部分用来加工糖水菠萝罐头，少 量如工成果蜡。由于产品单一，生产过程中削弃的余料都在原料单量的 60% 以 上。据分析，上述废弃物的榨出汁中，含糖分约 10%，维生素 C12 14 mg/100 g.，柠檬酸 0.5%. 以及丰富的菠萝蛋白酶等。菠萝蛋白酶是一种宝贵 的生化制剂。目前，从菠萝外皮汁中提取酶的方法单宁沉淀法、高岭土吸附法 和盐析法。 3.2 水果渣发酵饲料苹果渣经过深加工可生产出良好的苹果渣饲料，在提高养殖业经济效益的

9、同时可减轻环境污染，具有很大的发展潜力。新鲜苹果渣进入青贮池，首先是 酵母菌繁殖生长，并将果渣中的糖类物质通过发酵转化为酒精。以新鲜苹果渣 为基质，利用有益微生物发酵，生产出的苹果渣发酵饲料蛋白具有酵母培养物 和微生态制剂的特点。菠萝皮中含有大量纤维素且还是良好的碳源，可以为微 生物发酵所利用。研究开发利用这种非常规饲料，可以缓解养殖业中饲料资源 不足的问题。 3.3 蔬菜渣饲料 蔬菜渣是果蔬加工业的副产物，蔬菜渣富含纤维、含水量高而又低蛋白， 如豆角渣、番茄渣等。我国传统的畜禽养殖中，就有饲喂蔬菜渣的习惯，尤其 是养猪，蔬菜渣可以提高仔猪的日增重，加快瘤胃发育，减少发病率。采用番 茄渣为发酵培养底物，选用酵母茵进行了发酵生产单细胞蛋白饲料 茵种的初步 筛选在大力发展集约化养殖和节粮型饲养的今天，营养学家开始研究蔬菜渣的 营养价值和更多的应用效果，以及其增强畜禽健康的确切机理。 4 食品生物技术在畜产品副产物综合利用中的应用我国是一个畜牧业大国，畜禽生产总量居世界前列，相应的畜产品副产物 大量增加，如何有效的利用这些副产物已成为当今热门话题。副产物的深加工 只有跟上畜禽养殖业的发展步伐，真正得到各尽其用，才能提高产业的经济效 益，节约成本，减少资源浪费，维持产业的稳定地发展，在国际贸易上处于不败之地。 4.1 骨的加工利用骨的加工利用主要包括骨粉、骨胶及明胶等。骨粉是人类补充矿物质尤其 钙的极佳原料，骨粉的加工，以往都是直接把畜禽骨砸碎，研磨成生的骨粉， 或先蒸煮粉碎研磨成熟骨粉。利用生物工程技术，则有效解决了钙的溶解性及 生物利用率问题，增强了其食用的生理功能。粉碎后的畜禽骨骼经加工浓缩成 胶冻状即为骨胶。优质的骨胶称作明胶，医药上用明胶来制丸剂、胶囊，食品 工业上用明胶来制肉冻、酱类及软糖等，明胶还可用作微

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