生物技术开发新资源食品

地球上人满为患的警钟已经越敲越紧，人类赖以生存的地球所能给人们提供的空间和食品资源却非常有限，而且这一矛盾日益突出。传统食品工业面临着严峻的挑战，如何开辟新的食品资源是人们必须解决的首要问题，生物技术使人们看到了希望。近年来，在食品领域，新资源食品发展迅速，大量的研究证实，新资源食品大多具有一定的健康功效，是对人体健康有利的一类特殊食品，与保健食品、食品添加剂是不同的概念。新资源食品是指在我国无食用习惯的动物、植物和微生物或者是生物中分离出的食品原料及在食品加工过程中使用的微生物新品种或者原有成分、结构发生改变的食品原料，如低聚木糖、DHA藻油、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌等都是新资源食品。保健食品是指具有特定保健功能的食品，而食品添加剂不能单独作为食品来食用，新资源食品则是缺乏食用历史的普通食品，可单独食用，但不可宣传或暗示其保健功能。另外，卫生部会根据新资源食品使用情况，适时公布新资源食品转为普通食品的名单，把新资源食品划入普通食品之列。2011年9月，第三届食品科技北京论坛以“新资源食品及新技术在食品工业中的应用”为主题，对国内、国际食品工业的现状及未来做了分析和解读，针对食品企业在应用新资源食品时遇到的一些问题及质量控制等方面，与会的专家学者进行深入细致的探讨，建议在新资源食品相关技术要求的完善上应当细化，以利于应用企业进行品质控制。

随着国民经济的发展，人们生活水平的提高，食品工业的发展势头强劲，国内市场对新资源食品的需求不断增加，新资源食品的应用领域也不断扩大。

1.单细胞蛋白

蛋白质是维持生命的基本物质，它是组成人体器官、组织和人体内酶、激素及免疫球蛋白的主要成分。全世界蛋白质缺乏的问题已存在多年，开发单细胞蛋白，正是用生物技术解决这一问题的一条重要途径。

单细胞蛋白（single cell protein，SCP）按生产原料不同可以分为石油蛋白、甲醇蛋白、甲烷蛋白等；按产生菌的种类不同，可以分为细菌蛋白、真菌蛋白等。微生物细胞中含有丰富的蛋白质，如酵母菌体中蛋白质含量占细胞干物质的45%～55%；细菌蛋白质占细胞干物质的60%～80%；霉菌菌丝体蛋白质占总干物质的30%～50%；单细胞藻类如小球藻等蛋白质占总干物质的55%～60%，而作物中蛋白质含量最高的是大豆，其蛋白质含量也不过是35%～40%。单细胞蛋白主要是指酵母、细菌、真菌等微生物蛋白质资源，这类蛋白质具有以下优点。第一，生产效率高，主要是因为微生物的生长繁殖速率快。微生物是以“分”和“秒”的水平计算年龄的，而动植物则是以“季”或“年”来衡量的。粮食每年只能收获1次或2次。1头500 kg的牛，每24 h只能合成0.5 kg蛋白质；而500 kg活菌体，在24 h内，只要条件合适，就能生产出1250 kg蛋白质。第二，生产原料来源广，如：农业废弃物如秸秆、蔗渣、甜菜渣、木屑等含纤维素的废料；工业废物如食品、发酵工业中排出的含糖有机废水、亚硫酸纸浆废液等；石化工业副产品如乙醇、H2、CO2等。第三，可以工业化生产，不受季节限制。SCP蛋白的氨基酸组成和种类不亚于动物蛋白质，如酵母菌体蛋白，其营养十分丰富，含有人体必需的7种氨基酸，故有“人造肉”之称。

微生物细胞中除含有蛋白质外，还含有丰富的碳水化合物、脂类、维生素及矿物质，因此单细胞蛋白营养价值很高。最近美国以乙醇为原料生产的SCP已作为食品。由于SCP氨基酸组成齐全，常作为营养强化剂而添加到食品中，用以增加各类产品的蛋白质生物价。由于SCP中维生素、矿物质含量丰富，因此也常用于补充许多食物所需的维生素和矿物质。此外，SCP能提高食品的物理性能，增强食品的风味。例如，酵母的浓缩蛋白质具有显著的鲜味，已被作为肉汁食品的增香剂。作为饲料蛋白，已被世界广泛应用，如用于喂养家禽、家畜，生长快，奶牛产奶多，鸡产蛋率增高，并能增强机体免疫力。单细胞蛋白具有如此奇妙的功能，在我国开发和生产具有更广阔的前景。通过各种物理、化学和生物学诱变方法，或者采用基因重组技术对SCP生产菌进行遗传性状的改良，从而获得优质高产突变株，用于生产SCP，其在蛋白质产量、必需氨基酸组成，甚至蛋白质功能性质等方面都具有实际意义。

任何一种新型食品原料的问世，都会产生可接受性、安全性等问题。单细胞蛋白也不例外。例如，单细胞蛋白的核酸含量在4%～18%，食用过多的核酸可能会引起痛风等疾病。此外，单细胞蛋白作为一种食物，人们在习惯上一时也难以接受。因此，单细胞蛋白用于食品，应进行必要的分析，否则可能会对健康造成潜在的威胁。我国是一个农业大国，食物结构以植物蛋白为主，动物蛋白的摄入量与欧美各国相差悬殊，为了国民的体质，利用生物技术生产SCP具有重要的意义。(www.xing528.com)

2.螺旋藻

螺旋藻是一类原核生物，是由单细胞或多细胞组成的丝状体，体长200～500μm，宽5～10μm，圆柱形，呈疏松或紧密的有规则的螺旋旋形弯曲，形如钟表发条，故而得名。螺旋藻也是一种光能自养型生物，其藻细胞中含有光合层片（类囊体）、维生素、粗蛋白、粗脂肪、碳水化合物、胡萝卜素等。藻类一般含可消化蛋白45%～70%，其氨基酸种类含量与单细胞微生物相同，而且藻类的生长速度比高等植物快，产品收获后，再生速度也快，这就可能形成半连续性的生产过程。由于藻类具有蛋白质含量高、干物质产量高这两个特点，因此，藻类蛋白的生产率比任何其他植物和动物都高。

在藻类中，螺旋藻被认为是最重要的蛋白质资源之一。人类食用螺旋藻已有几百年历史，最初发现螺旋藻是在非洲中部乍得湖畔及墨西哥迪斯科克湖，将其制成食品（其商品名为“Dihe”）食用。由于螺旋藻细胞壁薄，纤维素含量低，很易消化吸收.消化率达95%，而小球藻仅为46%。螺旋藻具有蛋白质含量高、碳水化合物含量丰富、脂肪和胆固醇含量低的优点，并含有多种维生素和微量元素等营养物质，有着极其重要的营养、药理及开发利用价值，可作为海洋资源食品开发的一种产品。

3.低聚木糖

低聚木糖又称木寡糖，是由2～7个木糖分子以β-1，4-糖苷键结合而成的功能性聚合糖。与通常人们所用的大豆低聚糖、低聚果糖、低聚异麦芽糖等相比具有独特的优势，可以选择性地促进肠道双歧杆菌的增殖活性。低聚木糖是聚合糖类中增殖双歧杆菌功能最强的品种之一，其功效是其他聚合糖类的近20倍。人体胃肠道内没有水解低聚木糖的酶，因此，低聚木糖可直接进入大肠内优先被双歧杆菌所利用，促进双歧杆菌增殖，同时产生多种有机酸，降低肠道pH，抑制有害菌生长，使益生菌在肠道大量增殖，达到保健功效的目的。

生物酶法生产低聚木糖可利用从植物材料中提取的木聚糖，通过微生物内切木聚糖酶将其水解后分离而得。酶法制备低聚木糖具有条件温和、不产毒副产物等优点。