生物技術在飼料調(diào)味劑中的四大工程

IMCTT 2018-1-25 09:49

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簡介

飼料調(diào)味劑（feed flavor）是指改善飼料的感官性質(zhì)，使飼料更加美味可口，并能促進消化液的分泌和增進食欲的飼料添加劑。

　　飼料調(diào)味劑（feed flavor）是指改善飼料的感官性質(zhì)，使飼料更加美味可口，并能促進消化液的分泌和增進食欲的飼料添加劑。其主要由香味劑、甜味劑以及其他功能性調(diào)味劑等組成，其主要成分是食品安全的各類呈香、呈味原料以及可以促進動物采食調(diào)控的功能性因子。

　　生物技術在調(diào)味劑中的應用最早可追溯到遠古時代，人類的祖先利用微生物釀造食用醋和醬等產(chǎn)品。目前所謂的生物技術主要是指：利用生物體系，應用先進的生物學和工程學技術，改變生物的某些特性進行物質(zhì)轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)人類所需的各類單體或復合體產(chǎn)物。

　　隨著生物科技的不斷發(fā)展與廣泛普及，生物技術在調(diào)味品生產(chǎn)中的應用越來越多，所起的作用也越來越大，正將調(diào)味品的開發(fā)及生產(chǎn)水平不斷提升至一個新的高度。

　　可以預見未來在調(diào)味劑領域很快將迎來一場新的“生物革命”。現(xiàn)在我們將就生物技術所包含的“四大工程”----酶工程、發(fā)酵工程、基因工程、細胞工程在飼料調(diào)味劑領域中的應用進行一一解讀。

　　1　酶工程

　　酶的化學本質(zhì)為蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)是由20種氨基酸組成的，它作為生物催化劑，在許多化學反應中起著不可估量的作用。通過酶，尤其是固定化酶的催化作用，可以簡化生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本，改善操作環(huán)境，其經(jīng)濟效益是非?？捎^的。隨著人們環(huán)境保護意識和生活質(zhì)量的提高，酶在醫(yī)藥、食品、化工等領域的應用日益廣泛。而酶作為過程輔助因子，在調(diào)味劑原料生產(chǎn)領域的應用也越來越多。它作為催化劑參與生化反應，可以選擇性的生成天然或半天然香原料，參與飼料調(diào)味劑的生產(chǎn)，甚至可以直接通過酶解獲得奶香、肉香等天然復合香精。

　　香原料是指能被嗅覺嗅出香氣或被味覺嘗出香味的物質(zhì)，是配制香精、調(diào)味劑的原始材料。隨著美國和歐洲法律規(guī)定了“天然”香料只能由物理過程（從天然原料中萃取）或酶工程、微生物發(fā)酵工程來制備后，用天然物質(zhì)發(fā)酵、酶處理生產(chǎn)香料的技術得到了迅速的發(fā)展。利用酶的特殊反應合成旋光性香料也得到了廣泛應用。例如酯類化合物大都具有花香、果香、酒香或蜜甜香氣。因此酯類及內(nèi)酯類香料在我們飼料調(diào)味劑產(chǎn)品配方中占有十分重要的地位，是我們不可或缺的。目前市場上酯類的合成途徑最常用的就是化學合成，但隨著人類對安全性要求的不斷提高，天然產(chǎn)物越來越受青睞，因此通過酶工程合成天然酯類受到了極大的關注。天然酯類的酶法合成主要是通過酶水解脂肪等催化作用來實現(xiàn)。目前脂肪族酯類、乳酸乙酯、乙酸香葉酯等香原料酶催化法合成工藝已十分成熟，并已被廣泛應用于實踐生產(chǎn)中。除了酯類的催化合成，酶工程生產(chǎn)香蘭素、葉醇、薄荷醇、內(nèi)酯及硫醇類香原料也已相當成熟，為飼料調(diào)味劑中奶香及果香的品質(zhì)升級奠定了很好的基礎?？梢娒腹こ淘陲暳险{(diào)味劑的調(diào)配方面所起的作用正越來越大，未來的發(fā)展空間會十分廣闊。

　　2　發(fā)酵工程

　　所謂的發(fā)酵工程就是利用微生物的作用來實現(xiàn)特殊產(chǎn)物的生產(chǎn)過程。根據(jù)微生物的不同特點，它們在特殊情況下可以分泌特定的酶類或者參與特定的轉(zhuǎn)化反應，進而生產(chǎn)出人類所需的某種產(chǎn)品。其實微生物發(fā)酵工程是調(diào)味劑領域應用最早的一項生物技術。最早可追溯至人類祖先對醬油、醬、食用醋及各種酒類的釀造。而近代微生物發(fā)酵技術則是在人類積累上千年實踐經(jīng)驗的基礎上，于19世紀中葉興起的，并作為基因工程、細胞工程與酶工程等前沿技術的載體參與食品工業(yè)、化學工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)等大規(guī)模生產(chǎn)。

　　微生物發(fā)酵是微生物進行的一系列的生化反應，它具有反應條件溫和、原材料來源廣泛且可再生、工藝簡單、環(huán)境友好等特點。因此在調(diào)味劑領域引起了人們的高度關注。例如目前天然乙偶姻產(chǎn)品主要是由美國、德國和日本的一些生物技術公司通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)的。它主要可以用作調(diào)配奶油、乳品、酸奶和香草等口味的調(diào)味劑產(chǎn)品。近期有報道稱國外在利用木瓜、黃豆、葵花籽油等進行發(fā)酵制備蘋果復合香氣方面也取得了突破性進展。

　　同時，作為奶味的重要成分的香蘭素的微生物發(fā)酵生產(chǎn)，受香莢蘭豆資源所限也正在迅速崛起。我國山東大學、東北農(nóng)業(yè)大學、陜西科技大學等幾所高校也正在開展此類工藝研究。微生物發(fā)酵生產(chǎn)香蘭素主要是通過從木材、雜草或谷物的麩皮細胞壁中獲取的阿魏酸作為發(fā)酵底物，經(jīng)過特定微生物的作用轉(zhuǎn)化為香蘭酸，再將香蘭酸通過另一種微生物轉(zhuǎn)化為香蘭素。香蘭素是世界上用量最大的香原料，它的生物法制備工藝的成熟，讓我們擺脫了植物資源的局限，極大的降低了香蘭素的生產(chǎn)成本和產(chǎn)品價格，使飼料調(diào)味劑產(chǎn)品也可以大量的應用該產(chǎn)品進行奶味系列產(chǎn)品的生產(chǎn)。

　　3　細胞工程

　　細胞是生命存活、發(fā)揮生物體功能的最小單位之一。利用細胞工程制備調(diào)味劑的香原料是生物學家關注的熱點之一。目前在此領域應用最多的就是通過動、植物細胞的組織培養(yǎng)來獲取特定的飼料調(diào)味劑香原料，例如被譽為香料之王的香蘭素，生物研究者們通過健康香蘭莢豆外植體的選擇、處理、愈傷組織的誘導與培養(yǎng)等工藝流程，已經(jīng)在實踐中獲取了天然香蘭素。隨著細胞工程技術的逐漸成熟，科學家們通過組織培養(yǎng)幾乎可以獲得任何常見動植物的幼苗或富含香原料的體細胞，讓稀缺動植物資源不再稀缺，為我們調(diào)味劑領域提供更多種類豐富、物美價廉的原材料，為我們通過分離提取法獲取香味物質(zhì)提供了便利。

　　4　基因工程

　　20世紀60年代，隨著生物化學與分子生物學的發(fā)展和延伸，人們對生命的遺傳物質(zhì)---基因有了比較清晰的認識。并逐漸形成了以基因工程為核心的，包含發(fā)酵工程、細胞工程和酶工程在內(nèi)的一系列高新生物技術。而基因工程在調(diào)味劑領域的應用主要體現(xiàn)在對調(diào)味劑生產(chǎn)菌株或動植物細胞的基因改造。例如各種酯類及內(nèi)酯類生產(chǎn)菌株的育種和苯乙醇生產(chǎn)酵母的基因改造與表達?；蚬こ讨饕峭ㄟ^改變遺傳物質(zhì)信息，提高微生物生成特定物質(zhì)的性能或簡化代謝途徑，甚至部分消除代謝反饋抑制，進而提高所需產(chǎn)品的產(chǎn)量。

　　除此之外，基因工程還可以通過改良原料的品質(zhì)來實現(xiàn)增香、增味的效果。例如可以通過對釀酒葡萄進行品種改良，來實現(xiàn)葡萄酒風味的增強與改善?？梢娀蚬こ踢@門高深技術其實離我們并不遙遠，也不是那么高不可攀。它的大量應用無論對香原料的生產(chǎn)還是其他各相關行業(yè)都將起到劃時代的作用。

　　來源：DDC 大帝漢克

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