溶菌酶也是一种安全的天然防腐剂。它广泛存在于家禽、鸟类的蛋清以及哺乳动物的泪液、血浆、唾液、尿、乳汁、胎盘以及体液、组织细胞内,其中蛋清中含量最为丰富。另外,溶菌酶还存在于一些植物和微生物体内。鱼精蛋白是一种碱性蛋白,主要在鱼类(如鲑鱼,鳟鱼,鲱鱼等)成熟精子细胞核中作为和DNA结合的核精蛋白存在,其主要应用于的食品有面包、蛋糕,其次是菜肴制品、调味料等。
溶菌酶、鱼精蛋白等对人体有一定的保健作用,所以是一类值得大力开发的食品防腐剂。目前人们正尝试通过基因工程和分子修饰来提高抗菌性能,现在抗菌肽分子的改造和设计已成为获得新抗菌肽的主要途径,抑菌素是真核体生物核糖体合成的释放在细胞外的具有杀菌作用的小分子肽或蛋白质,通常由30~60个氨基酸组成,是一类非常有效的生物防腐剂[10].
2.2生物高新技术推动食品添加剂工业发展的方向
使用生物技术生产的食品添加剂属于天然产物,可在很大程度上满足消费者对天然产品的心理需求。另一方面生物高新技术与传统的化学合成工艺相比,相对环境污染小,属于环境友好的绿色技术。因此,生物高新技术无论在食品添加剂新品种开发还是现有品种工艺改进方面都将成为一个重要的发展方向。下面着重介绍下使用生物高新技术生产的3种天然食品添加剂(类胡萝卜素、乙酸、氨基酸)。
2.2.1类胡萝卜素。类胡萝卜素作为色素、营养强化剂和抗氧化剂广泛应用于食品工业中,是非常重要的食品添加剂之一。其天然的类胡萝卜素可通过植物提取,与之相比生物技术没有对原料供应的季节产生依赖性,而且原料更为廉价。2001年Buzzini[11]研究称以玉米为原料利用Rhodotorulaglutinis和Debaryomycescastellii的共培养体系来生产类胡萝卜素,其中Debaryomycescastellii用来水解介质中的多糖,Rhodotorulaglutinis用游离的单糖来产生类胡萝卜素。Simova等[12]报道利用对乳糖无效的Rhodutorularubra酵母和Lactobacilluscaseissp.Casei组成的共培养体系来制备类胡萝卜素,以乳清滤液为碳源,体系中Lactobacilluscaseissp.Casei主要用于水解乳糖。
2.2.2乙酸。乙酸大量应用于食品工业中,全球通过生物技术方法生产的乙酸年产量约为19万t.在目前用于工业生产的'生物转化技术中,乙酸的浓度可达到20%,时空转化率可达到100g/L·h,产率可达到94%.尽管生产乙酸的生物技术已经相当成熟,但更为简便高效的生物转化方法还在探索之中。Kondo等[13]报道了利用Zymomonasmobilis和Acetobactersp.共培养体系以葡萄糖为原料生产乙酸,产率高达95.5%.Talabardon等[14]报道以乳酸为原料,利用Clostridiumthermolacticum和Moorellathermoautotrophica共培养体系来生产乙酸,产率可达96%.Collect等[15]报道由Clostridiumthermolacticum、Moorellathermoautotrophica和Methanathermobacterthermoautotrophicus组成的共培养体系生产乙酸,与单一的C.thermolactium培养体系相比反应速率可增加三倍。
2.2.3氨基酸。氨基酸作为风味增强剂、营养强化剂在食品工业中广泛应用,天然存在的二十种氨基酸在市场上都有销售,谷氨酸、赖氨酸和蛋氨酸三种氨基酸占据了大部分的市场份额,其中谷氨酸和赖氨酸都是通过发酵方式生产[16]。氨基酸的制备是生物技术工业化应用最为典型的代表之一。尽管如此,生物技术在氨基酸制备中的应用仍有许多科学问题有待解决。谷氨酸单钠盐是最早实现生物技术生产的氨基酸,但是C.glutamicum菌形成谷氨酸单钠盐的准确机理仍然不十分清楚。尽管所有氨基酸都可以通过发酵产生,但是与传统的化学合成方法相比发酵法生产一些氨基酸的成本仍然较高,低成本、高效的发酵方法仍有待于进一步的研究与探讨。
生物技术在食品添加剂中的应用还有很多,如以蓖麻油酸为原料,在Sporidiobolussalmonicolor和Yarrowialipolytica两种酵母的作用下发生部分β-氧化作用,可得到γ-癸内酯[17];以牛奶为基质通过Lactococcuslactis微生物菌发酵来生产乳链菌肽[18];通过发酵法生产功能性的食品添加剂谷胱甘肽等[19]。
3、展望
随着我国食品工业的迅速发展,食品添加剂工业的发展潜力巨大,天然绿色食品添加剂的优越性已经越来越受到人们的重视,但由于其价格昂贵以及在大批量生产中还存在诸多问题,已经投入商业生产的仅有一部分。但相信随着社会的发展,天然添加剂一定会越来越多地被应用于食品生产中。另外利用生物技术制备天然绿色食品添加剂也将成为食品添加剂领域的研究热点。