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转基因在食品领域中的应用

2020-01-06 来源: 作者:

  最近网络上炒的沸沸扬扬的莫过于“反转斗士”前央视主持人崔永元开网店的事了,有人抨击定价虚高、有人揭露网络盗图、有人攻击其以转基因为噱头推销产品、有人质疑其多年来的反转动机,一时间纵说纷纭。

  事实上,转基因食品早已进入了人类的生活,摆上了我们的餐桌。我们一边享受着转基因美食,一边在网络上吐槽转基因食品,质疑这、质疑那,乐此不疲。我们选择性忽视的是,人类广泛利用转基因工程菌生产了大量的食品酶制剂、添加剂等,他们都被广泛的用于食品工业如酒类、酱油、食醋、发酵乳制品等。

  下面就让我们来详细地看一看。

  啤酒中的α-乙酰乳酸脱羧酶

  双乙酰是啤酒生产工艺中重要的风味物质,但如果双乙酰含量超过0.15 mg/L时就能产生令人不愉快的馊饭味,严重影响啤酒的品质。降低啤酒生产过程产生的双乙酰含量是许多科学家和企业所关注的焦点。目前采用的方法是利用重组基因工程技术改造啤酒酵母,使其合成α-乙酰乳酸脱羧酶,从而降低啤酒中双乙酰的含量。

  丹麦Carlsberg 实验室的科学家Godtfredsen等人早在1982年率先开展α-乙酰乳酸脱羧酶的研究工作,科研人员利用从产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)得到α-乙酰乳酸脱羧酶并对其进行加速啤酒成熟的试验。此后,人们陆续发现多种可产生α-乙酰乳酸脱羧酶的微生物,如产气肠杆菌、短芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、克雷伯氏土生菌等。1990 年,丹麦NovoNordisk 公司从短芽孢杆菌克隆了α-乙酰乳酸脱羧酶基因,使其在大肠杆菌中进行表达,此后推出了商品化的酶制剂Maturex,目前作为啤酒熟化添加剂被广泛使用。

  奶酪中的凝乳酶

  利用重组基因工程技术改良菌种生产的第一种食品酶制剂是凝乳酶,凝乳酶是干酪生产中使乳液凝固的关键,对干酪的质构形成及特有风味的形成非常重要。1980年,Uchiyama et al.首次从小牛胃中提取凝乳酶mRNA,并在体外成功得到凝乳酶原。1989年,科学家利用基因工程手段,实现了利用细菌、酵母和大肠杆菌获得重组凝乳酶。此后,凝乳酶基因在大肠杆菌、啤酒酵母、黑曲霉和乳酸克鲁维酵母(Kluyveromyces lactis)等微生物宿主获得成功表达。

  1989年瑞士政府第一个批准了转牛凝乳酶的转基因微生物商业化生产,主要用来生产奶酪。1990年,美国食品药物管理局(FDA)批准来自大肠杆菌生产的重组凝乳酶可应用于干酪的生产。加拿大准许使用转基因微生物的凝乳酶用于生产切达奶酪、奶酪(列明品种)、干酪、奶油奶酪、含(列明添加成分)奶油奶酪、奶油芝士酱、含(列明添加成分)奶油奶酪、酸奶油和以非标准牛奶为主的加工甜品。

  目前,已有17个国家使用转基因微生物的凝乳酶生产干酪, 占美国市场70%、英国市场90%的干酪都是由转基因微生物的凝乳酶生产的。

  应对“乳糖不耐症”的乳糖酶

  在乳制品中含有大量的乳糖,这些乳糖只有被乳糖酶水解为半乳糖和葡萄糖后才能被机体吸收利用。如果体内缺乏乳糖酶,饮用牛乳或乳制品中乳糖则不能被消化吸收,使其保留在肠腔中,造成等渗性水储留和结肠细菌酵解乳糖产生多种气体及短链脂肪酸,从而形成排气增多、腹胀、腹泻、腹痛等胃肠不良症状,形成“乳糖不耐症”。

  乳糖不耐症在不同国家、不同种族人群存在一定的差异,非洲比例最高,达90%以上;其次为亚洲,达60%-90%,在亚洲日本几乎全民缺乏;欧洲达30%以上;在美国黑人缺乏比例最高,达70%,白人仅为12%。甚至在同一种族,乳糖不耐症在不同年龄阶段发生的时间和比例也存在差异,有些个体早在婴儿断乳后就出现症状,而有些个人到20岁左右出现症状;我国乳糖不耐症多发生于7-8岁,3-13岁儿童有高达87%乳糖酶缺症状。因此,在乳制品生产过程中,通过加入乳糖酶降低乳糖制品中乳糖的含量,可以大大的消除人体对乳糖的不耐受症状,从而改善和提高人们的生活和健康水平。

  目前乳糖酶主要利用基因工程手段获得,已经被广泛用于乳品工业,人们利用乳糖酶大幅度地降低了乳制品和牛乳中的乳糖含量,从而生产出诸如乳糖水解乳、低乳糖奶粉等低乳糖制品,以消除人体对乳糖不耐受症状。乳糖酶也可使低甜度和低溶解度的乳糖转变为较甜的、溶解度较大的单糖;使冰淇淋、浓缩乳、淡炼乳中乳糖结晶析出的可能性降低,同时增加甜度。此外,乳糖酶还可用于乳制品发酵生产中,有效的减少蔗糖用量和缩短乳制品发酵时间,大大的改善了发酵乳的品质,改良含乳面包的口感和风味。同时,乳糖酶也可作为助消化类药物被广泛应用于医药领域。

  大豆

  转基因大豆是目前全世界种植面积最大的转基因作物。1994 年,美国首次批准了抗草甘膦除草剂转基因大豆的商业化种植,并允许作为食品和饲料使用。1996年,英国和瑞士首次批准进口抗除草剂转基因大豆。转基因大豆可以提炼出食用油,剩下的豆粕可以当做动物饲料。2015和2016年,我国分别进口转基因大豆8169和8391万吨,这些大豆主要用来加工食用油。

  此外,还有转基因玉米和油菜。因此,转基因在食品领域已广泛应用.

  (本文作者:朱龙娇)

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