利用微生物工程開發保健食品原料:仍然有待時日
有人預測:21世紀是生物技術的時代。由此,利用現代工程技術手段,由微生物的某種特定功能開發系列健康食品原料成為發展趨勢之一。在這條高科技路上,將遇到哪些難題,未來發展又是怎樣?本期記者采訪了從事微生物工程研究多年的西南農業大學食品科學學院教授賀稚非及大連輕工業學院生物與食品工程學院姬德衡及錢方教授。
概念:創造出許多具有特殊功能的“工程菌”
20世紀70年代以來,現代生物工程的誕生使微生物工程的發展進入一個新的階段。利用基因重組技術和細胞融合技術,創造出許多具有特殊功能的“工程菌”,使微生物以往不能產生的一些物質變成了微生物發酵成品,為微生物工程開辟了新的領域。
大連輕工業學院生物與食品工程學院姬德衡教授認為,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,通過現代化工程技術手段,由微生物的某種特定功能生產出的產品稱為微生物工程,也被稱發酵工程。它主要包括微生物細胞的培養、遺傳性狀的改變及微生物細胞的直接利用或獲得細胞代謝產物等。
難題:有效菌種篩選及提高發酵產物產量
盡管微生物工程應用是一個熱點,然而目前這一技術在保健食品原料開發中還存在許多問題。西南農業大學食品科學學院賀稚非教授介紹,微生物自身代謝產物如多糖類主要應用于保健食品。與微生物工程在醫藥領域中的應用相比,在保健食品領域中的應用還不十分廣泛。
在醫藥方面,以德國貝爾公司利用微生物技術研制的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酵產物的產量。同時,與醫藥領域相比,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方面的一個困難。
在市場方面,賀稚非認為,應用微生物工程開發的保健產品也只有少數。這從不久前國家食品藥品監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,分別為以復合維生素、鈣產品、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品為維生素類及微量元素類。
應用:未來生物技術將成為多面手
微生物工程在保健食品功效成分開發中的未來應用將會越來越廣泛,大連輕工業學院生物與食品工程學院錢方教授介紹,主要應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品中。錢方認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酵法生產的細菌纖維素具有很好的持水性、黏稠性、穩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酵培養制取,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菌或綠色木霉培養后的培養液用水提取而得。具有清除體內過剩自由基、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胞生長的作用。
紅曲米亦稱紅曲,除固態發酵法外,還有深層發酵法生產。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。蝦青素可由紅發夫酵母發酵后分離、提取制得,也可由雨生紅球藻發酵培養后分離、提取制得。
微量活性元素應用酵母發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酵法生產富碘金針菇、富鍺靈芝等。
乳酸菌及其發酵制品乳酸菌是一類以發酵利用碳水化合物產生大量乳酸的細菌。乳酸菌具有維持腸道正常菌群平衡,抑制腐敗菌繁殖,防止有害物質產生,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揮作用。乳酸菌發酵制品有酸牛乳、酸豆乳、酸性酪乳、乳酸發酵果汁(蘋果汁等)、乳酸發酵蔬菜汁、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用。花粉營養豐富,含有核酸、多種酶類等生物活性物質,但花粉外部有一層堅硬的細胞壁,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酵破壁,破壁率超過95%,花粉破壁后經低溫真空干燥制成粉劑,具有良好的營養保健作用。
微藻小球藻是一種單細胞綠藻,富含蛋白質、脂肪、碳水化合物、維生素及礦物質,營養全面而豐富,所含食物纖維,復合脂質(磷脂、糖脂)、糖蛋白、核酸等生物活性物質具有調節血脂、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。螺旋藻是藍藻門的一種多細胞的絲狀微藻,它富含優質蛋白,必需脂肪酸(亞油酸等)、維生素及礦物質,還含有螺旋藻多糖、藻藍素、β-高甜菜堿、微量元素等生物活性物質,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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