發(fā)酵工程在功能性食品中應(yīng)用

2.3維生素C的發(fā)酵法生產(chǎn) 維生素C，又名L－抗壞血酸，為人體所必需的維生素，并作為許多具有重要生理功能的金屬酶的輔助因子，參與膠原蛋白的羥基化、肉堿生物合成、多巴胺羥基化等多種代謝活動(dòng)。同時(shí)維生素C還是一種重要的自由基清除劑，可清除超氧陰離子（O2–·）、羥自由基（OH·）和烷過(guò)氧基（ROO·）等，這些自由基被認(rèn)為與癌癥、心血管疾病等密切相關(guān)。維生素C廣泛用于食品、功能性食品、藥品和化妝品中，目前世界總產(chǎn)量每年近80000t，總值超過(guò)6億美元，市場(chǎng)前景廣闊。 * 2.3.1萊氏法工藝 一直為生產(chǎn)維生素C的普遍方法，其基本原理是： D－葡萄糖 H2/Ni D－山梨醇弱氧化醋酸桿菌L－山梨糖丙酮/H2SO4雙丙酮－L－山梨糖高錳酸鉀雙丙酮－L－古洛酸 水解 2－酮基－L－古洛酸 內(nèi)酯化、烯醇化 L－抗壞血酸 * 2.3.2兩次發(fā)酵工藝 由于萊氏工藝路線繁雜冗長(zhǎng)，輔助原料消耗量大，自20世紀(jì)60年代開始研究重點(diǎn)集中于微生物發(fā)酵，希望能將D－山梨醇或L－山梨糖直接轉(zhuǎn)化為2－酮基－L－古洛酸。我國(guó)從1969年開始在微生物發(fā)酵－化學(xué)合成法的基礎(chǔ)上進(jìn)行維生素C的兩次發(fā)酵工藝的研究，在1974年取得很大成功，篩選得到以氧化葡萄糖酸桿菌為主要產(chǎn)酸菌，以條紋假單胞菌為伴生菌的自然共生菌絲，兩者共生發(fā)酵時(shí)，能L－山梨糖直接轉(zhuǎn)化為2－酮基－L－古洛酸， * 發(fā)酵工程在功能性食品中的應(yīng)用 江學(xué)文 * 1 功能性食品 功能性食品是指強(qiáng)調(diào)其成分對(duì)人體能充分顯示機(jī)體防御功能的工業(yè)化食品，是新時(shí)代對(duì)傳統(tǒng)食品的深層次要求。開發(fā)功能性食品的最終目的，就是要最大限度地滿足人類自身的健康需要。開發(fā)功能性食品，要對(duì)其“安全性”和“功能性”進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)，這就需要明確其中起關(guān)鍵作用的、真正具有生理作用的功效成分，或稱活性成分，功能因子。 * 1.1功效成分 顯然，功效成分是生產(chǎn)功能性食品的關(guān)鍵。就目前而言，業(yè)已確認(rèn)的功效成分，主要包括以下8類： ⑴功能性碳水化合物：如真菌多糖、功能性低聚糖、功能性單雙糖。 ⑵功能性脂類：如ω-3和ω-6多不飽和脂肪酸、磷脂等。 * ⑶氨基酸、肽與蛋白質(zhì)：如牛磺酸、酪蛋白磷肽、降壓肽、免疫球蛋白、酶蛋白等。 ⑷維生素和維生素類似物：包括水溶性維生素、油溶性維生素、生物類黃酮等。 ⑸礦物元素：包括常量、微量元素等。 ⑹植物活性成分：如皂苷、生物堿、萜類化合物、有機(jī)硫化物等。 * ⑺益生菌：主要是乳酸菌類，尤其是雙歧桿菌。 ⑻低能量食品成分：包括蔗糖替代品、脂肪替代品等。 功能性食品的出現(xiàn)，標(biāo)志著作為食品中的關(guān)鍵組分，開始從重點(diǎn)要求大量的傳統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)素，轉(zhuǎn)向重點(diǎn)要求微量的功效成分。 * 1.2高新技術(shù) 由于功效成分普遍具有“微量” 、“高效”和“不穩(wěn)定”的特點(diǎn)，應(yīng)用傳統(tǒng)的工程技術(shù)，已不能適應(yīng)微量成分的制造，不能開發(fā)出高科技的功能性食品?，F(xiàn)代食品工程高新技術(shù)的出現(xiàn)，將有力地促進(jìn)這個(gè)問(wèn)題的圓滿解決。高新技術(shù)在功能性食品生產(chǎn)中所占的比重不斷增大，特別是生物技術(shù)的應(yīng)用得以長(zhǎng)足的發(fā)展，尤其是用在功能性食品配料（即功效成分） * 的生產(chǎn)上，有力地推動(dòng)了食品工業(yè)革命性的變化。就目前而言，生物技術(shù)已在功能性食品生產(chǎn)上得到有效應(yīng)用，上述的8類功效成分中，除植物活性成分一般采用提取分離法外，其余的均可用生物技術(shù)來(lái)高效生產(chǎn)。生物技術(shù)，是應(yīng)用自然科學(xué)及工程學(xué)原理，依靠微生物動(dòng)物植物細(xì)胞及其產(chǎn)生的活性物質(zhì)，作為某種化學(xué)反應(yīng)的執(zhí)行者，將原料進(jìn)行加工成某種產(chǎn)品 來(lái)為社會(huì)服務(wù)的技術(shù)。生物技術(shù)包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程，其中基因工程、 細(xì)胞工程和酶工程在功能性食品產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用已有相關(guān)專著和文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，可做參考。以下主要就發(fā)酵工程在功能性食品的某些應(yīng)用作一概述，并簡(jiǎn)略回顧一下發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展歷史。 * 2.發(fā)酵工程與功能性食品產(chǎn)業(yè) 2.1發(fā)酵技術(shù)的沿革 2.1.1傳統(tǒng)的微生物發(fā)酵技術(shù)－天然發(fā)酵 主要產(chǎn)品有酒、醋、醬油、泡菜、干酪等，特點(diǎn)是發(fā)酵過(guò)程很難人為控制，生產(chǎn)只能憑經(jīng)驗(yàn)，口傳心授。 2.2.2第一代微生物發(fā)酵技術(shù)－純培養(yǎng)技術(shù)的建立 * 德國(guó)人柯赫首先建立了微生物的純培養(yǎng)技術(shù)，開創(chuàng)了人為控制發(fā)酵過(guò)程的時(shí)期，加上簡(jiǎn)單密封式發(fā)酵罐的發(fā)明，發(fā)酵管理技術(shù)的改進(jìn)，發(fā)酵工業(yè)進(jìn)入了近代化學(xué)工業(yè)的行列。這時(shí)期產(chǎn)品有酒精、丙酮、丁醇、有機(jī)酸、酶制劑等，主要是一些厭氧發(fā)酵和表面固體發(fā)酵產(chǎn)生的初級(jí)代謝產(chǎn)物。 * 2.2.3第二代（近代）微生物發(fā)酵技術(shù)－深層培養(yǎng)技術(shù)可分為兩個(gè)時(shí)期，前一時(shí)期抗生素工業(yè)的發(fā)展，以青霉素的生產(chǎn)為代表，形成規(guī)?；a(chǎn)，同時(shí)采用了深層培養(yǎng)技術(shù)，即機(jī)械攪拌通氣技術(shù)，從而推動(dòng)了抗生素工業(yè)乃至整個(gè)發(fā)酵工業(yè)的快速發(fā)展。這時(shí)期的產(chǎn)品

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