生物技術(shù)是21世紀(jì)最具有發(fā)展前景和活力的學(xué)科,世界各國(guó)都將生物技術(shù)視為一項(xiàng)高新技術(shù),生物技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用也成為應(yīng)用技術(shù)研究中的熱點(diǎn)[1]。生物技術(shù)包括傳統(tǒng)生物技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù),現(xiàn)代生物技術(shù)是指以現(xiàn)代生物學(xué)研究成果為基礎(chǔ),以基因工程為核心的新興學(xué)科。現(xiàn)代生物技術(shù)主要包括:基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程、蛋白質(zhì)工程。現(xiàn)代食品工業(yè)的發(fā)展和人們生活和生產(chǎn)方式的改變,用已有的包裝技術(shù)很難滿足人們對(duì)包裝的要求?，F(xiàn)代生物技術(shù)在食品包裝中的應(yīng)用將促進(jìn)食品包裝行業(yè)的創(chuàng)新,推動(dòng)包裝行業(yè)的發(fā)展。
1在食品包裝中的應(yīng)用
1. 1生物酶工程在食品包裝中的應(yīng)用
生物酶是一種催化劑,它可用于食品包裝而產(chǎn)生特殊的保護(hù)作用。研究表明:食品(包括很多生鮮食品和農(nóng)副產(chǎn)品)都是由于生物酶的作用而產(chǎn)生變質(zhì)糜爛的?？捎糜谑称钒b的酶的種類很多,這里重點(diǎn)介紹3種酶在食品包裝中的應(yīng)用。
微生物的腐敗變質(zhì)和氧化是食品腐變的二大重要因素,除氧是食品保藏中的必要手段,葡萄糖氧化酶具有對(duì)氧非常專一性的理想抗氧作用,是一種理想的除氧方法,對(duì)于已經(jīng)發(fā)生的氧化變質(zhì)作用,它可以阻止進(jìn)一步發(fā)展,或者在未變質(zhì)時(shí),它能防止發(fā)生。國(guó)外已采用各種不同的方式應(yīng)用于茶葉、冰淇淋、奶粉、罐頭等產(chǎn)品的除氧包裝,并設(shè)計(jì)出各種各樣的片劑、涂層、吸氧袋等用于不同的產(chǎn)品中除氧。每瓶啤酒只需加人10單位EFAD(葡萄糖氧化酶),可使總氧從2.5mg/L降為0.05mg/L,去氧達(dá)98%,去氧效果之佳為其它同類產(chǎn)品所無(wú)法比擬,增加保質(zhì)期[2,3]。
細(xì)胞壁溶解酶最大的特點(diǎn)是消除某些微生物的繁殖,而讓某些有益細(xì)菌得以繁殖。在食品包裝上用作防腐劑,對(duì)人體無(wú)毒害,可以替代一些對(duì)人體有害的化學(xué)防腐劑。溶解酶用于清酒的防腐,研究發(fā)現(xiàn)[4,5]:15mg/kg溶菌酶防腐效果與250mg/kg的水楊酸相等,還可有效防止水楊酸對(duì)胃腸的刺激,是一種良好的防腐劑。溶解酶在含食鹽、糖等的溶液中穩(wěn)定,耐酸、耐熱性強(qiáng),可用于水產(chǎn)、香腸、奶油、生面條的保藏,可有效延長(zhǎng)保藏期。
將溶菌酶固定在食品包裝材料上,生產(chǎn)出有抗菌功效的食品包裝材料,以達(dá)到抗菌保鮮功能。肉制品軟包裝如果在產(chǎn)品真空包裝前添加一定量的溶菌酶(1%～3%),然后巴氏殺菌(80～100℃,25～30min),可獲得很好的保鮮效果,同時(shí)可以有效防止高溫滅菌處理后制品脆性變差甚至產(chǎn)生蒸煮味[5]。
鄭州工程學(xué)院的彭海萍[6]利用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶修飾小麥面筋蛋白制備食用包裝膜,研究發(fā)現(xiàn):轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶聚合作用可增加蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性等功能,酶的添加量控制在0.2%～0.3%之間,其機(jī)械性能和阻隔性能都可達(dá)到包裝要求,適宜作食品的內(nèi)包裝紙?，F(xiàn)代生物技術(shù)用于食品包裝也就是“以酶治酶,以酶攻酶”而實(shí)現(xiàn)其包裝作用的。
1. 2基因工程在食品包裝中的應(yīng)用
塑料作為四大包裝材料之一,由于其質(zhì)輕、強(qiáng)度好,用量逐年遞增。但由于用石油產(chǎn)品制成的傳統(tǒng)塑料,其廢棄物很難降解,造成白色污染,因此,可降解塑料成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)?？缮锝到馑芰鲜黔h(huán)境友好的,可替代石化聚合物的新型材料。聚β- 羥基脂肪酸(PHAs)是一類微生物合成的大分子聚合物,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,是可生物降解材料研究的熱點(diǎn),而聚β2羥基丁酸PHB是PHAs中最典型的一種。從1926年發(fā)現(xiàn)PHB至今,人們對(duì)其生物降解性和應(yīng)用做了大量研究,被認(rèn)為是化學(xué)合成塑料的理想代替品,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。目前PHB的生產(chǎn)成本依然太高,用細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)PHB的成本至少是化學(xué)合成聚乙烯的5倍,這嚴(yán)重限制了PHB在商業(yè)上的應(yīng)用。為降低PHB的生產(chǎn)成本,提高PHB與傳統(tǒng)塑料的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,可向植物體內(nèi)引入PHB生物合成途徑,以植物為表達(dá)載體,利用CO2及光能合成PHB,是大規(guī)模廉價(jià)生產(chǎn)PHB的一種很有前景的方法,用轉(zhuǎn)基因植物來(lái)生產(chǎn)PHB是降低生產(chǎn)成本的較好選擇[7,8]。我國(guó)中科院植物研究所宋艷茹研究小組[9]對(duì)轉(zhuǎn)基因馬鈴薯生產(chǎn)PHB進(jìn)行研究,他們利用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)技術(shù),從真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌H16染色體DNA中擴(kuò)增并克隆了調(diào)控PHB生物合成的phbB和phbC基因。
John等人[10]從纖維的改性出發(fā),研究了PHB合成基因在棉花中的表達(dá)情況。另外,利用藍(lán)細(xì)菌生產(chǎn)PHB也是很有研究前景的,它生長(zhǎng)周期短,繁殖快,成本更低。
在食品保藏、貯運(yùn)方式上,利用基因工程可延長(zhǎng)食物的貯藏期,改變傳統(tǒng)的貯運(yùn)方式。如通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)的延熟番茄[11,12],主要通過(guò)乙烯合成途徑調(diào)控,抑制乙烯合成,從而達(dá)到延遲成熟、耐貯藏的目的。主要對(duì)乙烯合成的ACC合成酶和ACC氧化酶的反義RNA來(lái)延遲成熟,可一直保持在綠熟期,在外源噴施乙烯后才能成熟,因此,這類番茄完全可以在常溫下保藏、貯運(yùn),降低保藏成本,延長(zhǎng)貨架壽命。基因工程將使食品包裝更加環(huán)保,同時(shí)降低成本,這還需要研究人員長(zhǎng)期的努力。
1. 3在食品包裝中的應(yīng)用
1. 3. 1對(duì)包裝功能的改進(jìn)反映商品質(zhì)量的信息型智能包裝技術(shù),主要是利用化學(xué)、微生物和動(dòng)力學(xué)的方法,通過(guò)指示劑的顏色變化記錄包裝商品在生命周期內(nèi)商品質(zhì)量的
1在食品包裝中的應(yīng)用
1. 1生物酶工程在食品包裝中的應(yīng)用
生物酶是一種催化劑,它可用于食品包裝而產(chǎn)生特殊的保護(hù)作用。研究表明:食品(包括很多生鮮食品和農(nóng)副產(chǎn)品)都是由于生物酶的作用而產(chǎn)生變質(zhì)糜爛的?？捎糜谑称钒b的酶的種類很多,這里重點(diǎn)介紹3種酶在食品包裝中的應(yīng)用。
微生物的腐敗變質(zhì)和氧化是食品腐變的二大重要因素,除氧是食品保藏中的必要手段,葡萄糖氧化酶具有對(duì)氧非常專一性的理想抗氧作用,是一種理想的除氧方法,對(duì)于已經(jīng)發(fā)生的氧化變質(zhì)作用,它可以阻止進(jìn)一步發(fā)展,或者在未變質(zhì)時(shí),它能防止發(fā)生。國(guó)外已采用各種不同的方式應(yīng)用于茶葉、冰淇淋、奶粉、罐頭等產(chǎn)品的除氧包裝,并設(shè)計(jì)出各種各樣的片劑、涂層、吸氧袋等用于不同的產(chǎn)品中除氧。每瓶啤酒只需加人10單位EFAD(葡萄糖氧化酶),可使總氧從2.5mg/L降為0.05mg/L,去氧達(dá)98%,去氧效果之佳為其它同類產(chǎn)品所無(wú)法比擬,增加保質(zhì)期[2,3]。
細(xì)胞壁溶解酶最大的特點(diǎn)是消除某些微生物的繁殖,而讓某些有益細(xì)菌得以繁殖。在食品包裝上用作防腐劑,對(duì)人體無(wú)毒害,可以替代一些對(duì)人體有害的化學(xué)防腐劑。溶解酶用于清酒的防腐,研究發(fā)現(xiàn)[4,5]:15mg/kg溶菌酶防腐效果與250mg/kg的水楊酸相等,還可有效防止水楊酸對(duì)胃腸的刺激,是一種良好的防腐劑。溶解酶在含食鹽、糖等的溶液中穩(wěn)定,耐酸、耐熱性強(qiáng),可用于水產(chǎn)、香腸、奶油、生面條的保藏,可有效延長(zhǎng)保藏期。
將溶菌酶固定在食品包裝材料上,生產(chǎn)出有抗菌功效的食品包裝材料,以達(dá)到抗菌保鮮功能。肉制品軟包裝如果在產(chǎn)品真空包裝前添加一定量的溶菌酶(1%～3%),然后巴氏殺菌(80～100℃,25～30min),可獲得很好的保鮮效果,同時(shí)可以有效防止高溫滅菌處理后制品脆性變差甚至產(chǎn)生蒸煮味[5]。
鄭州工程學(xué)院的彭海萍[6]利用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶修飾小麥面筋蛋白制備食用包裝膜,研究發(fā)現(xiàn):轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶聚合作用可增加蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性等功能,酶的添加量控制在0.2%～0.3%之間,其機(jī)械性能和阻隔性能都可達(dá)到包裝要求,適宜作食品的內(nèi)包裝紙?，F(xiàn)代生物技術(shù)用于食品包裝也就是“以酶治酶,以酶攻酶”而實(shí)現(xiàn)其包裝作用的。
1. 2基因工程在食品包裝中的應(yīng)用
塑料作為四大包裝材料之一,由于其質(zhì)輕、強(qiáng)度好,用量逐年遞增。但由于用石油產(chǎn)品制成的傳統(tǒng)塑料,其廢棄物很難降解,造成白色污染,因此,可降解塑料成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)?？缮锝到馑芰鲜黔h(huán)境友好的,可替代石化聚合物的新型材料。聚β- 羥基脂肪酸(PHAs)是一類微生物合成的大分子聚合物,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,是可生物降解材料研究的熱點(diǎn),而聚β2羥基丁酸PHB是PHAs中最典型的一種。從1926年發(fā)現(xiàn)PHB至今,人們對(duì)其生物降解性和應(yīng)用做了大量研究,被認(rèn)為是化學(xué)合成塑料的理想代替品,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。目前PHB的生產(chǎn)成本依然太高,用細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)PHB的成本至少是化學(xué)合成聚乙烯的5倍,這嚴(yán)重限制了PHB在商業(yè)上的應(yīng)用。為降低PHB的生產(chǎn)成本,提高PHB與傳統(tǒng)塑料的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,可向植物體內(nèi)引入PHB生物合成途徑,以植物為表達(dá)載體,利用CO2及光能合成PHB,是大規(guī)模廉價(jià)生產(chǎn)PHB的一種很有前景的方法,用轉(zhuǎn)基因植物來(lái)生產(chǎn)PHB是降低生產(chǎn)成本的較好選擇[7,8]。我國(guó)中科院植物研究所宋艷茹研究小組[9]對(duì)轉(zhuǎn)基因馬鈴薯生產(chǎn)PHB進(jìn)行研究,他們利用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)技術(shù),從真養(yǎng)產(chǎn)堿桿菌H16染色體DNA中擴(kuò)增并克隆了調(diào)控PHB生物合成的phbB和phbC基因。
John等人[10]從纖維的改性出發(fā),研究了PHB合成基因在棉花中的表達(dá)情況。另外,利用藍(lán)細(xì)菌生產(chǎn)PHB也是很有研究前景的,它生長(zhǎng)周期短,繁殖快,成本更低。
在食品保藏、貯運(yùn)方式上,利用基因工程可延長(zhǎng)食物的貯藏期,改變傳統(tǒng)的貯運(yùn)方式。如通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)生產(chǎn)的延熟番茄[11,12],主要通過(guò)乙烯合成途徑調(diào)控,抑制乙烯合成,從而達(dá)到延遲成熟、耐貯藏的目的。主要對(duì)乙烯合成的ACC合成酶和ACC氧化酶的反義RNA來(lái)延遲成熟,可一直保持在綠熟期,在外源噴施乙烯后才能成熟,因此,這類番茄完全可以在常溫下保藏、貯運(yùn),降低保藏成本,延長(zhǎng)貨架壽命。基因工程將使食品包裝更加環(huán)保,同時(shí)降低成本,這還需要研究人員長(zhǎng)期的努力。
1. 3在食品包裝中的應(yīng)用
1. 3. 1對(duì)包裝功能的改進(jìn)反映商品質(zhì)量的信息型智能包裝技術(shù),主要是利用化學(xué)、微生物和動(dòng)力學(xué)的方法,通過(guò)指示劑的顏色變化記錄包裝商品在生命周期內(nèi)商品質(zhì)量的
