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畜牧人

標題: 生物技術在飼料調味劑中的四大工程 [打印本頁]

作者: IMCTT 時間: 2018-1-25 09:48
標題: 生物技術在飼料調味劑中的四大工程
　　飼料調味劑（feed flavor）是指改善飼料的感官性質，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控的功能性因子。

　　生物技術在調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轉化，生產人類所需的各類單體或復合體產物。

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

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

　　1　酶工程

　　酶的化學本質為蛋白質，蛋白質是由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，可以簡化生產工藝，降低生產成本，改善操作環境，其經濟效益是非常可觀的。隨著人們環境保護意識和生活質量的提高，酶在醫藥、食品、化工等領域的應用日益廣泛。而酶作為過程輔助因子，在調味劑原料生產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，參與飼料調味劑的生產，甚至可以直接通過酶解獲得奶香、肉香等天然復合香精。

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　　香原料是指能被嗅覺嗅出香氣或被味覺嘗出香味的物質，是配制香精、調味劑的原始材料。隨著美國和歐洲法律規定了“天然”香料只能由物理過程（從天然原料中萃取）或酶工程、微生物發酵工程來制備后，用天然物質發酵、酶處理生產香料的技術得到了迅速的發展。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。因此酯類及內酯類香料在我們飼料調味劑產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。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中。除了酯類的催化合成，酶工程生產香蘭素、葉醇、薄荷醇、內酯及硫醇類香原料也已相當成熟，為飼料調味劑中奶香及果香的品質升級奠定了很好的基礎。可見酶工程在飼料調味劑的調配方面所起的作用正越來越大，未來的發展空間會十分廣闊。

　　2　發酵工程

　　所謂的發酵工程就是利用微生物的作用來實現特殊產物的生產過程。根據微生物的不同特點，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化反應，進而生產出人類所需的某種產品。其實微生物發酵工程是調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。而近代微生物發酵技術則是在人類積累上千年實踐經驗的基礎上，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、化學工業、醫藥工業等大規模生產。

　　微生物發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、環境友好等特點。因此在調味劑領域引起了人們的高度關注。例如目前天然乙偶姻產品主要是由美國、德國和日本的一些生物技術公司通過微生物發酵生產的。它主要可以用作調配奶油、乳品、酸奶和香草等口味的調味劑產品。近期有報道稱國外在利用木瓜、黃豆、葵花籽油等進行發酵制備蘋果復合香氣方面也取得了突破性進展。

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　　同時，作為奶味的重要成分的香蘭素的微生物發酵生產，受香莢蘭豆資源所限也正在迅速崛起。我國山東大學、東北農業大學、陜西科技大學等幾所高校也正在開展此類工藝研究。微生物發酵生產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酵底物，經過特定微生物的作用轉化為香蘭酸，再將香蘭酸通過另一種微生物轉化為香蘭素。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成本和產品價格，使飼料調味劑產品也可以大量的應用該產品進行奶味系列產品的生產。

　　3　細胞工程

　　細胞是生命存活、發揮生物體功能的最小單位之一。利用細胞工程制備調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來獲取特定的飼料調味劑香原料，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等工藝流程，已經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展和延伸，人們對生命的遺傳物質---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，包含發酵工程、細胞工程和酶工程在內的一系列高新生物技術。而基因工程在調味劑領域的應用主要體現在對調味劑生產菌株或動植物細胞的基因改造。例如各種酯類及內酯類生產菌株的育種和苯乙醇生產酵母的基因改造與表達。基因工程主要是通過改變遺傳物質信息，提高微生物生成特定物質的性能或簡化代謝途徑，甚至部分消除代謝反饋抑制，進而提高所需產品的產量。

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　　除此之外，基因工程還可以通過改良原料的品質來實現增香、增味的效果。例如可以通過對釀酒葡萄進行品種改良，來實現葡萄酒風味的增強與改善。可見基因工程這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還是其他各相關行業都將起到劃時代的作用。

　　來源：DDC 大帝漢克

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