備課素材：發(fā)酵工程技術(shù)在食品開發(fā)中的應(yīng)用-高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

發(fā)酵工程技術(shù)在食品開發(fā)中的應(yīng)用2019版高中生物學(xué)選擇性必修三介紹了發(fā)酵工程技術(shù)的應(yīng)用：發(fā)酵工程技術(shù)在食品開發(fā)中的應(yīng)用，更是與我們的生活密切相關(guān)。發(fā)酵工程技術(shù)是生物技術(shù)的關(guān)鍵分支，深入研究其在食品中的應(yīng)用可確保我國食品工業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定進(jìn)行，具有較高的經(jīng)濟(jì)價值、發(fā)展價值及實踐價值。發(fā)酵工程是現(xiàn)代生物工程的重要組成部分，可利用微生物手段生產(chǎn)符合人類生活所需的產(chǎn)品。在食品生產(chǎn)加工中，發(fā)酵技術(shù)發(fā)揮著不可替代的作用，歷經(jīng)多次更新，有效推動了人類飲食的多樣化發(fā)展。在社會高度發(fā)展的背景下，人們對食品的需求日漸高漲，深入研究發(fā)酵技術(shù)既可以確保人們飲食安全，又可以推動食品生產(chǎn)企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。隨著發(fā)酵技術(shù)的日漸普及，食品生產(chǎn)實現(xiàn)質(zhì)的突破，二者相互促進(jìn)，為發(fā)酵技術(shù)帶來極為廣闊的發(fā)展前景，關(guān)注發(fā)酵技術(shù)是促進(jìn)我國食品工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要前提。1．發(fā)酵工程發(fā)酵工程是對發(fā)酵技術(shù)的統(tǒng)稱，是發(fā)酵技術(shù)的集成化表現(xiàn)形式。相比于傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)，應(yīng)用生物技術(shù)的發(fā)酵工程為食品生產(chǎn)帶來了新的機(jī)遇。在生物技術(shù)有力支持下，傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)朝向科技化方向發(fā)展，并形成系統(tǒng)化的發(fā)酵工程。發(fā)酵工程是采用現(xiàn)代工程技術(shù)手段，利用微生物的特定功能，為人類生產(chǎn)有用的產(chǎn)品，或直接將微生物應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程的一種新技術(shù)。發(fā)酵工程包括菌種選育、培養(yǎng)基配制、滅菌、擴(kuò)大培養(yǎng)和接種、發(fā)酵過程及產(chǎn)品分離提純等環(huán)節(jié)。發(fā)酵工程與食品生產(chǎn)密切相關(guān)，隨著食品工業(yè)的發(fā)展，發(fā)酵食品種類及數(shù)量隨之增加。2．發(fā)酵工程技術(shù)在食品生產(chǎn)中的作用生物發(fā)酵生物發(fā)酵技術(shù)主要是從植物中直接提取出相關(guān)的食品添加劑，相比于生物發(fā)酵，化學(xué)合成生產(chǎn)食品添加劑的方式成本較低，但合成率較差，周期較長，不利于食品添加劑產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，同時化學(xué)制品對人類身體有一定損害，不適合長期食用，否則易導(dǎo)致癌癥等病癥。因此，選用發(fā)酵技術(shù)已成為食品工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。例如，發(fā)酵技術(shù)可生產(chǎn)氨基酸，在基因和細(xì)胞工程的輔助下，利用發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)氨基酸可在確保人們身體健康的同時，降低生產(chǎn)成本，提高食品生產(chǎn)產(chǎn)量。選擇維生素的過程中，可利用酵母等微生物進(jìn)行發(fā)酵處理，運用黃桿菌進(jìn)行培育，菌種培育過后進(jìn)行分離精制操作。發(fā)酵技術(shù)在防腐領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛，大多食品防腐都需要發(fā)酵技術(shù)的支持。近年來，我國加大了對防腐劑的研究，得出了多種相關(guān)聯(lián)的細(xì)菌素，這些細(xì)菌素具有明顯的抑制作用，可殺死相關(guān)的霉菌等。改良傳統(tǒng)發(fā)酵食品在傳統(tǒng)發(fā)酵食品生產(chǎn)工藝中應(yīng)用發(fā)酵技術(shù)，可有效提高食品生產(chǎn)質(zhì)量。例如，可借助發(fā)酵技術(shù)的優(yōu)勢使用吸附-包埋法處理微生物細(xì)胞，該技術(shù)廣泛應(yīng)用于我國啤酒市場。發(fā)酵技術(shù)可在很大程度上縮短啤酒發(fā)酵周期，降低內(nèi)耗，節(jié)省儲存成本與生產(chǎn)成本。與此同時，還可提升設(shè)備利用率，有利于啤酒企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。此外，一些國家已經(jīng)開始應(yīng)用曲霉制造醬油，相比于傳統(tǒng)醬油制法，運用曲霉改造可提高醬油蛋白質(zhì)含量。曲霉改造醬油為我國調(diào)料領(lǐng)域發(fā)展帶來新的機(jī)遇，不僅可改良調(diào)料口味，還可以增強(qiáng)調(diào)料營養(yǎng)機(jī)制。應(yīng)用發(fā)酵技術(shù)固定化醋酸菌制作食醋可有效提高醋化能力，提高醋化效果，相比于傳統(tǒng)食醋，結(jié)合發(fā)酵技術(shù)后其醋化效果可提升10倍以上。3．發(fā)酵工程技術(shù)在食品研發(fā)中的應(yīng)用改良傳統(tǒng)食品加工技術(shù)傳統(tǒng)食品加工過程中，原材料浪費現(xiàn)象十分嚴(yán)重，不利于食品工廠的可持續(xù)發(fā)展。在發(fā)酵技術(shù)的幫助下，可有效改良傳統(tǒng)食品制造工藝，提高原材料利用率，減少材料浪費，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益。比如，酸水解技術(shù)是傳統(tǒng)食品生產(chǎn)中十分常見的工藝，在借助發(fā)酵技術(shù)改良后，可開發(fā)出雙酶糖化發(fā)酵技術(shù)，可有效提高食品生產(chǎn)效率，為食品配料市場長足發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。食品添加劑的應(yīng)用在社會高度發(fā)展下，發(fā)酵技術(shù)被應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，生物技術(shù)在食品中的作用愈加重要。利用發(fā)酵技術(shù)制造食品添加劑已然成為必然趨勢，如生活中常見的香料、食品色素等都屬于添加劑。目前，如何利用發(fā)酵技術(shù)改良及生產(chǎn)食品添加劑成為國內(nèi)外發(fā)酵工程研究的熱點。發(fā)酵技術(shù)在食品添加劑中的應(yīng)用主要分為穩(wěn)定劑、乳化劑、改良劑等制品。近年來，食品添加色素安全問題是人們關(guān)注的熱點話題，傳統(tǒng)添加劑多經(jīng)過化學(xué)處理，對人體有一定損害。在微生物發(fā)酵技術(shù)的幫助下，可改良傳統(tǒng)化學(xué)色素制法，生產(chǎn)出低成本、高安全、高質(zhì)量的色素制品。農(nóng)產(chǎn)品加工的應(yīng)用幾十年前，受到生活水平的限制，農(nóng)產(chǎn)品種植收益較低，且農(nóng)產(chǎn)品領(lǐng)域社會收益較差。一方面是因為政府不重視，另一方面因為農(nóng)產(chǎn)品加工多借助經(jīng)驗，缺乏科學(xué)的加工手段。為提高農(nóng)產(chǎn)品收益，我國大量家庭以自身種植基地為實驗場地，積累發(fā)酵處理技術(shù)經(jīng)驗，研發(fā)出多種發(fā)酵產(chǎn)品。但是，發(fā)酵技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品加工中應(yīng)用難度非常大，不僅要分析植物生長特性，還應(yīng)分析市場需求及考慮成本。從目前發(fā)展現(xiàn)狀看，在農(nóng)產(chǎn)品加工中應(yīng)用發(fā)酵技術(shù)尚處發(fā)展階段。研發(fā)功能性食品隨著生活水平的不斷提高，人們溫飽問題得到有效解決，人們逐漸注重膳食營養(yǎng)。在此背景下，功能性食品應(yīng)運而生。在發(fā)酵工程技術(shù)的幫助下，我國已成功研發(fā)多種功能性食品，運用藥用天然細(xì)菌，借助發(fā)酵工程技術(shù)，實現(xiàn)功能性食品的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。在培養(yǎng)藥用真菌過程中，發(fā)酵工程技術(shù)具有極強(qiáng)的輔助作用。微生物油脂生產(chǎn)人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｊ秤玫挠椭惍a(chǎn)品大都為油類制品，如豆油、花生油、芝麻油等。常規(guī)油脂制品含有飽和脂肪酸，不利于人們身體健康。在油類制品生產(chǎn)中應(yīng)用微生物發(fā)酵技術(shù)，可制成富含不飽和脂肪酸的油類制品，可有效避免多種疾病。開發(fā)新糖源的應(yīng)用利用微生物發(fā)酵技術(shù)可生產(chǎn)出甜度高、熱量低的健康食品，可滿足肥胖人群飲食需求。由于患有肝腎病、糖尿病的患者不能直接攝食糖分高的食品，通過微生物發(fā)酵技術(shù)制備的甜味制品可有效解決此類病患的飲食需求。例如，淀粉經(jīng)酶解成葡萄糖后，經(jīng)過嗜高滲酵母發(fā)酵之后進(jìn)行濃縮、結(jié)晶、分離、抽離以及干燥可以制得赤蘚糖醇；利用酵母發(fā)酵可將木糖制成木糖醇。協(xié)助生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白微生物含有豐富的蛋白質(zhì)，所以可將微生物作為蛋白質(zhì)資源，可有效緩解蛋白質(zhì)資源緊缺的問題。蛋白質(zhì)可以分為植物蛋白質(zhì)、動物蛋白質(zhì)和微生物蛋白質(zhì)，微生物蛋白質(zhì)又被稱為單細(xì)胞蛋白質(zhì)。微生物產(chǎn)生的蛋白質(zhì)可以直接為人類食用，或者可當(dāng)作家禽飼料。由于微生物蛋白質(zhì)易于存儲，且符合大眾口味，所以可取代部分蛋白質(zhì)制品。乳酸菌及發(fā)酵產(chǎn)品乳酸菌常見于奶類制品，一般是經(jīng)過葡萄糖、乳糖等原料發(fā)酵后產(chǎn)生。攝入乳酸菌可有效促進(jìn)腸胃蠕動、調(diào)節(jié)人類胃腸道正常菌種、維持微生態(tài)平衡，從而改善腸胃消化功能，起到預(yù)防疾病的作用。乳酸菌中，雙歧桿菌耐酸腸溶微膠囊可將活菌輸送到人體腸胃內(nèi)，發(fā)揮抑制有害菌群生長的作用。乳酸菌發(fā)酵制品是對乳酸菌發(fā)酵食品的統(tǒng)稱，人們?nèi)粘ｏ嬘玫乃崮獭⒛汤业戎破范紝儆谌樗峋破?。酵素食品食用酵素是指以一種或多種新鮮蔬菜、水果、菌菇、藥食同源中草藥等為原料，經(jīng)多種有益菌發(fā)酵而成的功能性產(chǎn)品，含有豐富的酶、維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分。酵素不僅含有豐富的次生代謝產(chǎn)物，而且保留了水果蔬菜等原料本身具有的營養(yǎng)成分及發(fā)酵帶來的功能成分，具有美白護(hù)膚、分解消化、抗癌解毒、調(diào)節(jié)免疫等多種益生作用。與消費者對食品口感、色澤等方面的要求有所差異，酵素產(chǎn)品更強(qiáng)調(diào)功能性。隨著現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展，將已知優(yōu)良菌種和發(fā)酵技術(shù)應(yīng)用于酵素產(chǎn)品的生產(chǎn)中，成為酵素行業(yè)未來發(fā)展的研究方向之一。4．發(fā)酵工程技術(shù)的應(yīng)用前景發(fā)酵工程技術(shù)適用于眾多領(lǐng)域，為我國食品制備提供諸多便利，為人們生活提供很多優(yōu)越條件。在日后的發(fā)展中，人們只有不斷研發(fā)新的生物技術(shù)，才可研發(fā)出與時俱進(jìn)的發(fā)酵技術(shù)。想要提升食品生產(chǎn)效率，應(yīng)加大發(fā)酵工程研究力度，秉持創(chuàng)新思想，勇于開拓，充分發(fā)揮生物工程在食品行業(yè)的重要作用。面向未來的發(fā)酵工程技術(shù)，必須順應(yīng)時代發(fā)展，結(jié)合時代特征與先進(jìn)的科技手段催生嶄新的發(fā)展思路，創(chuàng)新技術(shù)理念。隨著食品發(fā)酵工程技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用，在國民生活中將占據(jù)更加重要的地位。所以，應(yīng)充分重視發(fā)酵工程技術(shù)，立足于我國基本國情，在發(fā)展中不斷創(chuàng)新，從而促進(jìn)食品工業(yè)的跨越式發(fā)展。隨著食品的多元化發(fā)展，食品研發(fā)工業(yè)發(fā)展和食品安全問題成為社會各界十分關(guān)注的熱點話題。發(fā)酵工程技術(shù)已經(jīng)在食品生產(chǎn)中得到了極為廣泛的應(yīng)用，在科技高度發(fā)展的背景下，借助發(fā)酵工程技術(shù)有助于食品研發(fā)，可提高食品生產(chǎn)效率，提高企業(yè)收益，應(yīng)用發(fā)酵工程技術(shù)已經(jīng)成為食品工業(yè)的必然舉措。只有不斷研發(fā)新的生物技術(shù)，提高發(fā)酵工程技術(shù)適用性，才可以推動食品工業(yè)的穩(wěn)定前行。所以，作為生物技術(shù)重要分支的發(fā)酵工程技術(shù)，應(yīng)