利用微生物工程開發(fā)保健食品原料:仍然有待時日
有人預(yù)測:21世紀(jì)是生物技術(shù)的時代。由此,利用現(xiàn)代工程技術(shù)手段,由微生物的某種特定功能開發(fā)系列健康食品原料成為發(fā)展趨勢之一。在這條高科技路上,將遇到哪些難題,未來發(fā)展又是怎樣?本期記者采訪了從事微生物工程研究多年的西南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院教授賀稚非及大連輕工業(yè)學(xué)院生物與食品工程學(xué)院姬德衡及錢方教授。
概念:創(chuàng)造出許多具有特殊功能的“工程菌”
20世紀(jì)70年代以來,現(xiàn)代生物工程的誕生使微生物工程的發(fā)展進入一個新的階段。利用基因重組技術(shù)和細(xì)胞融合技術(shù),創(chuàng)造出許多具有特殊功能的“工程菌”,使微生物以往不能產(chǎn)生的一些物質(zhì)變成了微生物發(fā)酵成品,為微生物工程開辟了新的領(lǐng)域。
大連輕工業(yè)學(xué)院生物與食品工程學(xué)院姬德衡教授認(rèn)為,微生物工程主要是指利用微生物生長速度快、生長條件簡單以及代謝過程特殊等特點,通過現(xiàn)代化工程技術(shù)手段,由微生物的某種特定功能生產(chǎn)出的產(chǎn)品稱為微生物工程,也被稱發(fā)酵工程。它主要包括微生物細(xì)胞的培養(yǎng)、遺傳性狀的改變及微生物細(xì)胞的直接利用或獲得細(xì)胞代謝產(chǎn)物等。
難題:有效菌種篩選及提高發(fā)酵產(chǎn)物產(chǎn)量
盡管微生物工程應(yīng)用是一個熱點,然而目前這一技術(shù)在保健食品原料開發(fā)中還存在許多問題。西南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院賀稚非教授介紹,微生物自身代謝產(chǎn)物如多糖類主要應(yīng)用于保健食品。與微生物工程在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用相比,在保健食品領(lǐng)域中的應(yīng)用還不十分廣泛。
在醫(yī)藥方面,以德國貝爾公司利用微生物技術(shù)研制的α-葡萄糖苷酶抑制劑為例,這一種酶抑制劑對于α-淀粉酶及β-淀粉酶均有一定抑制作用,適用于糖尿病患者,我國至今還沒有篩選到活性成分的菌種。技術(shù)方面面臨的難題主要是對微生物菌種的篩選,從分離到純化都相當(dāng)繁瑣,而且即使能分離到具有活性的適宜菌種,還要考慮如何能提高其發(fā)酵產(chǎn)物的產(chǎn)量。同時,與醫(yī)藥領(lǐng)域相比,科研資金投入力度也有較大差距,這已成為制約微生物工程在保健食品原料開發(fā)方面的一個困難。
在市場方面,賀稚非認(rèn)為,應(yīng)用微生物工程開發(fā)的保健產(chǎn)品也只有少數(shù)。這從不久前國家食品藥品監(jiān)督管理局主持的一次保健食品審批工作中就可看出,通過審批的保健食品大致分為3類,分別為以復(fù)合維生素、鈣產(chǎn)品、多糖類。在多糖類中大多為天然多糖如枸杞、銀杏等。此次審批中進入我國市場的兩項國外產(chǎn)品為維生素類及微量元素類。
應(yīng)用:未來生物技術(shù)將成為多面手
微生物工程在保健食品功效成分開發(fā)中的未來應(yīng)用將會越來越廣泛,大連輕工業(yè)學(xué)院生物與食品工程學(xué)院錢方教授介紹,主要應(yīng)用包括用于膳食纖維、活性多糖、氨基酸、維生素、核苷酸、酶制劑、紅曲米、糖醇、多不飽和脂肪酸、類胡蘿卜素及活性微量元素等產(chǎn)品中。錢方認(rèn)為具體集中在幾個方面:膳食纖維利用巴氏醋酸菌、木醋桿菌等微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的細(xì)菌纖維素具有很好的持水性、黏稠性、穩(wěn)定性及生物可降解性,是良好的功能食品素材之一。
活性多糖真菌中所含多糖如金針菇多糖、銀耳多糖、香菇多糖、靈芝多糖、猴頭菇多糖、茯苓多糖及蟲草多糖等具有免疫激活、抗腫瘤、抗衰老、降血糖、降血脂、保肝和防血栓等多種生理功能。上述真菌的菌絲體可采取深層發(fā)酵培養(yǎng)制取,然后提取真菌多糖。
氨基酸主要包括L-苯丙氨酸、L-纈氨酸、L-谷氨酰胺、賴氨酸、色氨酸及蘇氨酸都可由微生物發(fā)酵法制得。
酶制劑主要有乳糖酶、超氧化物歧化酶及L-天冬酰胺酶等。將乳糖酶加入牛乳可供乳糖不耐癥患者飲用。超氧化物歧化酶則由細(xì)菌或綠色木霉培養(yǎng)后的培養(yǎng)液用水提取而得。具有清除體內(nèi)過剩自由基、抗衰老、消除疲勞等保健功能。L-天冬酰胺酶則具有抑制腫瘤細(xì)胞生長的作用。
紅曲米亦稱紅曲,除固態(tài)發(fā)酵法外,還有深層發(fā)酵法生產(chǎn)。作為一種天然色素(著色劑),含有紅曲紅素等6種色素。紅曲還具有降血脂、降血糖的保健功能。紅曲所含莫那克林K牞具有降低血清膽固醇的作用,紅曲紅素及紅斑素具有防治胺血癥的功能。
類胡蘿卜素蝦青素是一種類胡蘿卜素,具有極強的抗氧化性能,具有抑制腫瘤、增強免疫力等保健功能。蝦青素可由紅發(fā)夫酵母發(fā)酵后分離、提取制得,也可由雨生紅球藻發(fā)酵培養(yǎng)后分離、提取制得。
微量活性元素應(yīng)用酵母發(fā)酵法可制得富硒酵母、富鉻酵母、富鋅酵母及富鍺酵母等等。此外,還可利用食用菌深層發(fā)酵法生產(chǎn)富碘金針菇、富鍺靈芝等。
乳酸菌及其發(fā)酵制品乳酸菌是一類以發(fā)酵利用碳水化合物產(chǎn)生大量乳酸的細(xì)菌。乳酸菌具有維持腸道正常菌群平衡,抑制腐敗菌繁殖,防止有害物質(zhì)產(chǎn)生,延緩衰老,抗腫瘤、降血脂、膽固醇,增強免疫力等保健功能。
目前,乳酸菌制劑有片劑、沖劑、口服液、膠囊等,雙歧桿菌耐酸腸溶微膠囊可使活菌順利通過胃進入腸道發(fā)揮作用。乳酸菌發(fā)酵制品有酸牛乳、酸豆乳、酸性酪乳、乳酸發(fā)酵果汁(蘋果汁等)、乳酸發(fā)酵蔬菜汁、谷物乳酸菌飲料及其他乳酸菌飲料。
花粉近年來,乳酸菌在花粉食品制造上也得到了應(yīng)用?;ǚ蹱I養(yǎng)豐富,含有核酸、多種酶類等生物活性物質(zhì),但花粉外部有一層堅硬的細(xì)胞壁,直接食用花粉,無法消化吸收。利用從蜂房中分離篩選出的乳酸菌,模擬蜂房中的溫濕度進行發(fā)酵破壁,破壁率超過95%,花粉破壁后經(jīng)低溫真空干燥制成粉劑,具有良好的營養(yǎng)保健作用。
微藻小球藻是一種單細(xì)胞綠藻,富含蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素及礦物質(zhì),營養(yǎng)全面而豐富,所含食物纖維,復(fù)合脂質(zhì)(磷脂、糖脂)、糖蛋白、核酸等生物活性物質(zhì)具有調(diào)節(jié)血脂、增強免疫力、抗腫瘤等保健功能。其所含小球藻生長因子(CGF)具有促進乳酸菌等生長的作用。螺旋藻是藍(lán)藻門的一種多細(xì)胞的絲狀微藻,它富含優(yōu)質(zhì)蛋白,必需脂肪酸(亞油酸等)、維生素及礦物質(zhì),還含有螺旋藻多糖、藻藍(lán)素、β-高甜菜堿、微量元素等生物活性物質(zhì),具有抗疲勞、降血脂、增強免疫力、抗衰老、抗腫瘤等多種功效。
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