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1、细胞工程技术在食品领域的应用黄琳 食品工程 21140733024 摘要：主要阐述细胞工程技术在食品领域中的应用及研究近况。细胞工程技术作为一项高新 技术在新技术革命的浪潮中对食品工业革新方面有着很大的潜力 关键词：细胞工程技术；细胞融合；细胞培养；食品工业细胞工程是现代生物技术的重要组成部分之一，是应用细胞生物学的方法，有目的、 有计划地改造细胞遗传物质并使之增殖，从而快速繁殖生物个体、改良品种、生产生物产品 等1。近年来细胞工程的开发和应用主要集中在细胞杂交，快速无性繁殖和细胞育种等方 面。利用细胞杂交和细胞培养可生产独特的食品香味和风味的添加剂，如香草索、可可香素、 菠萝风味剂以及高级的
2、天然色素2。细胞工程技术应用于食品工业是随着细胞培养和细胞 融合技术的发展而发展起来的。在细胞培养方面最典型的例子是人参细胞培养成功，还有香 料与色素的生产3。1细胞融合技术细胞融合技术广泛应用于食品、发酵产业，应用此项技术获得高产量的菌种已经成为常 规方法，主要见于以下三种菌的育种。1.1酵母菌的育种酵母菌是人类应用最早的微生物，在现代食品工业中占据非常重要的地位，对它的研究 发展得非常广泛。目前用于生产酒精和酿酒的酵母，是经过物理、化学方法诱变而得到的菌 种，虽然具有生长快、耐酒精的优点，但是不能分解淀粉或糊精，也不发酵乳糖。克鲁维酵 母具有很好的乳糖发酵能力，将克鲁维酵母与酿酒酵母通过聚
3、乙二醇诱导融合，获得种间融 合子，它不仅能发酵葡萄糖、煎糖、麦芽糖、棉子糖和蜜二糖，而且可以发酵乳糖，在以乳 糖为碳源的培养基中其发酵能力是亲本克鲁维酵母的两倍。现代啤酒发酵工业中，大罐发酵是广泛使用的方法，理想的啤酒酵母除了要求具有发酵 力强，赋予啤酒独特的风味外，最好还具有一定的凝集性，在发酵终了时菌体能够凝集在 一起，利于下游的工艺操作。糖化酵母（Sdiastaticus） 1376能发酵淀粉但不具凝集性， Scervisiae 1161具有高度的凝集性，将两种菌株进行融合获得的融合子既具有凝集特性，又 能分解淀粉。这样就可以改善工艺流程，降低生产成本。在环境温度比较高的地区，普通酵母菌
4、难以进行正常发酵，必须利用制冷设备才能维 持正常的生产。文铁桥和赵学慧（1999）4采用酿酒酵母Aw和克鲁维酵母Y034作为亲本菌 株进行原生质体融合，酿酒酵母A能发酵麦芽糖但在45 条件下不能生长，克鲁维酵母 Y（）34不能发酵麦芽糖但可以在45 C下生长，通过PEG进行融合后得到AY23和AY&0,遗传 性状比较稳定，获得了双亲的优良性状，具有在45 培养条件下产酒率7.4%的能力。 1.2氨基酸生产菌的育种L一谷氨酸生产菌自1956年首次从自然界中分离获得，经过几十年各种方法的人工诱变 和菌株筛选，目前已成为我国味精厂生产谷氨酸的高产优良菌株FM84-415。但是该菌仍不 够稳定，易被噬
5、菌体感染，对生产带来极大的损失。赵广铃等选用FM84-415和FM242-4 作为亲本菌株进行了原生质体融合，目的是筛选出性能稳定并能抗噬菌体感染的菌株，采 用PEG融合后将在HMM（高渗固体及半固体培养基）平板上生长的菌落点种于CM （完全培养 基）平板和含噬菌体的双层平板上培养，检出抗性菌株63株，进行复筛后得到的菌株产酸能 力比亲本高，而且对噬菌体有抗性。乳酸发酵短杆菌和黄色短杆菌是两种重要的氨基酸生产 菌，后者是赖氨酸高产菌，但是生长缓慢，发酵周期长，生产中染菌的机会大，而且增加了 生产成本，将两种菌株作为亲本进行原生质体融合后得到的赖氨酸生产菌，不仅对葡萄糖的 转化率提高了，而且发酵
6、周期大大缩短，与亲本比较缩短了 II%。1.3酶制剂生产菌株的育种芽子抱杆菌是淀粉酶、蛋白酶等酶制剂的生产菌株，也是细胞融合技术研究较多的一类 菌株。自1976年以来，关于芽抱杆菌原生质体融合的应用有大量的报道。将产蛋白酶的枯草 芽电杆菌和地衣芽胞杆菌进行原生质体的融合，得到了一种产酶能力比亲本提高15%20% 的菌株。再经过紫外诱变，得到的菌株产酶能力进一步提高了20%30%,具有极大的工业 生产价值。2植物细胞培养技术食品添加剂的生产直到20世纪70年代，人们才开始利用植物细胞培养生产天然食品添加剂。如在甜菊 叶中含有一种类皂角苜，即甜菊甘，是一种天然甜味剂，甜度大约是蔗糖的300倍，这种
7、植 物不能在温带生长，将甜菊叶愈伤组织进行细胞培养，经薄层色谱检验证实了愈伤组织和悬 浮培养物的提取液中都含有甜菊甘。近年来研究发现用培养细胞的磷酸二酯酶从RNA生产 5；核甘酸，利用长春花细胞株进行大规模的悬浮培养，在细胞匀浆液中加入酵母RNA和NaF, 经过一段时间的酸反应，可以得到AMP、GMP、CMP和UMP。2.1 香料的生产利用植物细胞大规模培养技术已经生产出多种香料物质。在玫瑰的细胞培养中发现增 加成熟的不分裂细胞能产生除五倍子酸、儿茶酚之外的更多的酚。在洋葱细胞培养中，从蒜 碱酶抑制剂羟基胺中提取出了香料物质的前体物质一一烷基半胱氨酸磺胺化合物。在热带桅 子花的细胞培养中产生的
8、单菇葡糖甘、格尼帕忒和乌口树忒的产量很高。2.2 天然食品的生产利用植物细胞培养技术还可生产天然食品，从咖啡培养细胞中可收集到可可碱和咖啡 碱，从海藻(石花菜、江篱等)的愈伤组织培养物中可得到琼脂。3动物细胞培养动物细胞的大规模培养直接应用在食品工业中的非常少，主要是生产植物和微生物难于 生产的具有特殊功能的生物活性物质，比如激素、疫苗、药用蛋白质等。可以预见，大规模 动物细胞培养技术的不断成熟将在多个领域发挥它的优势。4小结细胞工程技术是一门新兴的高新技术，未来食品工业的发展将与细胞工程技术不断开 发出的新资源、新产品息息相关，生物时代的食品已不再是传统农业食品的概念3。工业 食品将在人们的日常生活中占据重要地位。细胞工程技术作为生物技术的种对整个食品生 产体系的渗透越来越广、越来越深。相信在不久的将来，细胞工程技术的发展及开发应用将 会为食品工业的快速发展起到更大的作用。参考文献1廖威.食品生物技术概论.化学工业出版社,2008.2陈永胜，刘长江,李长彪，等.现代生物技术在食品加工领域的应用J.内蒙古民族大 学学报,2003, 18(5) :417-419.3王伟,赵凯,周东坡.生物技术在食品领域的应用与发展趋势J.生物技术通报.2006:22 9-2314文铁桥，赵学慧.克鲁维酵母与酿酒酵母属间原生质体融合构建高温酵母菌株J.菌物 系统，1999. 18(1):89-93.