生物技術成發展熱點
生物技術已成為人們研究的熱點,同樣生物技術在相關領域中的應用也成為應用技術的研究熱點。
世界各國都將生物技術視為一項高新技術,研究表明:生物技術成為解決全球性經濟問題的關鍵技術,生物技術廣泛用于醫藥衛生、農林牧漁、輕工、食品、化工和能源等領域,促進傳統產業的技術創新和新興產業的形成,對人類社會生活將產生深遠的革命性影響。因此,生物技術將成為新世紀高新技術的核心內容。
隨著現代食品工業的發展和人們生活及生產模式的變化,用已有的包裝技術很難滿足人們對包裝的要求了。曾有很多專家呼吁用生物技術來改造我們的食品工業和包裝工業,實際上,專家們所談到的生物技術就是指的現代生物技術。
生物技術包括傳統生物技術與現代生物技術兩部分。傳統生物技術指已有的制造醬、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品的傳統工藝;而現代生物技術則指以現代生物學研究成果為基礎,以基因工程為核心的新興學科。當前學者們談論生物技術均指現代生物技術。現代生物技術主要包括:基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、蛋白質工程。這五項工程中,最有希望用于食品包裝領域的可能是酶工程。
生物酶是一種催化劑。它可用于食品包裝而產生特殊的保護作用,研究表明,食品(包括很多生鮮食品和農副產品)都是由于生物酶的作用而產生變質糜爛的。將現代生物技術用于食品包裝也就是“以酶治酶,以酶攻酶”而實現其包裝作用的。
生物酶在食品包裝上應用廣
生物酶用于食品包裝上的應用主要就是制造一種有利食品保質的環境。它主要根據不同食品所含的酶和種類而選用不同的生物酶,使食品所含不利于食品保質的酶受到抑制或降低其反應速度,最終延長食品的貨架壽命。研究表明,可用于食品包裝的生物酶種類很多,下面是兩種生物酶在食品包裝上的應用。
葡萄糖氧化酶的包裝應用。葡萄糖氧化酶對食品有多種作用,作為在食品保鮮及包裝中最大的作用是除氧,延長其食品保鮮期。食品在貯藏保存過程中要保持色、香、味的穩定性,這是食品工業的一個重要技術課題。除微生物的腐敗變質外,最廣泛的變質因素之一就是氧化。
很多食品,尤其是生鮮食品,其保藏過程中或加工過程中,氧的存在使其保鮮受到很大影響。氧不僅對含脂肪性食品會產生惡臭和醛、酮酸的氣味,如花生、奶粉、油炸食品等。氧化使其他食品也有各種不同程度的變化,如草莓醬的褪色;肉在熒光下褐變;去皮馬鈴薯褪色;天然干酪與氧接觸易長霉等,總之氧在食品加工和食品貯存中都是不利的。
除氧是食品保藏中的必要手段。很多除氧方法效果都不佳,從選擇抗氧劑的特性來說,利用葡萄糖氧化酶除氧是一種理想的方法,葡萄糖氧化酶具有對氧非常專一性的理想抗氧化作用。對于已經發生的氧化變質作用,它可以阻止進一步發展,或者在未變質時,它能防止發生。國外已采用各種不同的方式應用于茶葉、冰淇淋、奶粉、罐頭等產品的除氧包裝。并設計出各種各樣的片劑、涂層、吸氧袋等用于不同的產品中除氧。
細胞壁溶解酶的包裝應用。細胞壁溶解酶最大的特點是消除某些微生物的繁殖,而讓某些有益細菌得以繁殖。在食品包裝上更多的是用作防腐劑。例如細胞壁溶解酶中的卵清溶菌酶就被用作代替有害人體健康的化學防腐劑,對食品進行保鮮貯藏。
溶菌酶還用于清酒防腐。清酒含15%~17%酒精、3%~4%無氮浸出物以及有機酸等。大部分微生物在清酒中不能生長,可能會生長一種叫火落菌的乳酸菌,引起產酸和生成臭味,故用水楊酸作為防腐劑,但水楊酸損害胃及肝臟。1970年后,發現15ppm溶菌酶的防腐效果與250ppm的水楊酸相等,故是一種良好的防腐劑。
溶菌酶添加于牛乳,可使牛乳乳化。人乳中含大量溶菌酶(40,00微克/100毫升),而牛乳中則其甚少(只有13毫克/100毫升)。奶粉中添加溶菌酶后有利于嬰兒腸道細菌正常化。歐洲曾有添加溶菌酶的奶粉出售。由于溶菌酶在含食鹽、糖等的溶液中穩定,耐酸性、耐熱性強,故非常適合于各種食品的防腐。如用在干酪生產中防止酪酸發酵,用于水產、香腸、奶油、生面條等食品,以延長保藏期。
卵清溶菌酶對革蘭氏陰性菌無效或少效,因此有時會因革蘭氏陰性菌大量繁殖而使保藏失效。如將溶菌酶與某氨酸同用,由于發揮了協同作用,對革蘭氏陰性細菌的溶菌力可顯著提高。
卵清溶菌酶是無毒性的蛋白質,能選擇性地使對象微生物細胞壁溶解,而對其他物質無反應。因此人們研究利用這些酶來代替有害健康的化學防腐劑,用以保藏食物。
應用生物技術趨向深層次
食品包裝隨著消費觀念的改革,而出現了很多新問題,如人們已從過去對食品包裝的視覺、觸覺、味覺的保護要求轉向在品質的營養,消除不可視或潛在的污染與危害等深層要求,使得包裝材料與包裝技術實現抗拒包裝外圍環境污染與消除包裝在食品中潛在污染與質變上。
未來食品包裝應用生物技術將出現如下幾方面的趨勢:
將生物技術(如生物酶工程)直接用于食品包裝的前期處理或包裝用輔劑,使食品在包裝后達到很好的保鮮、保質;將生物技術用于制造具有特殊功能的包裝材料,如在包裝紙、包裝膜中加入生物酶使其具有抗氧化、殺菌、延緩食品中酶的反應速度等,也可將多種生物酶與相關成分配制成防霉、防氧化等食品保鮮劑,使之單獨或混入食品包裝容器中,達到延長食品貨架壽命的目的;在食品(物)培育時,引入生物基因工程將出現強抗氧化性的水果和蔬菜,以便大大簡化包裝技術和工藝,而具有更好的保質效果;利用生物技術改造食品包裝效果,將會有全新的理論出現,即生物技術包裝原理,由此而推動生物技術在食品包裝上的應用;作為生物技術在食品包裝上的應用,生物酶工程將最先發揮效能。因為生產酶制劑對于食品包裝與人的關系上,它是最安全的,已被科學所證實。因此,生物酶技術將會在食品包裝中發揮先驅性的作用;生物酶在食品包裝上的應用還將對某些食品實現保鮮和自加工的雙重作用,這也是未來的應用熱點。