现代微生物技术在乳品工业中的应用

摘 要 几个世纪以来，微生物的生物潜能一直被用于生产面包、葡萄酒、醋和其他常见产品，而人们却不了解其组成的生化基础。微生物酶在工业和医药上得到了广泛的应用，其稳定性、催化活性和生产优化等方面都优于植物和动物酶。酶由于加工时间短、能量投入低、成本效益高、无毒环保等优点，被广泛应用于食品、农业、化工、医药等行业。本文就微生物在酶生产中的技术和科学参与以及它们在全球乳品市场的现状进行了综述。

关键词 乳品工业；现代微生物；酶工程

微生物中的细菌、霉菌和酵母能导致食品的腐败，但也能让食品和食品生产得到最大开发与利用。不同的细菌和真菌菌株被用于乳制品的发酵，以生产各种各样的培养乳制品。细菌和真菌都被用在这些奶酪生产过程中。事实证明，牛奶从动物腺体中出来时不含任何细菌，但是在收集之后，牛奶中发生的所有变化，都是因为细菌。细菌在酸奶的制作中发挥作用。当牛奶和酸奶一起保存几个小时，它会转化成酸奶，正是细菌引领了整个过程，并把牛奶变成酸奶。

1 现代微生物技术应用的意义

现代微生物技术的发展会对人们的身体健康产生极大的影响，越来越多的国家为微生物技术投入了无数的人才与资金，促进了现代微生物技术的发展。

微生物是微小的单细胞结构。细菌、病毒和真菌属于这一类。他们有能力在简单的细胞分裂的帮助下繁衍后代。微生物的单细胞包含完整的遗传物质，这种遗传物质被转移到下一代细胞。他们可以增加数量，但不能增加大小。它们对人类生活产生巨大影响，因为各种目的被用于生物技术。

1.1 蛋白质工程学

蛋白质工程学也可以说是酶工程，是利用分子生物学技术，将氨基酸进行突变，改变蛋白质的化学技术和功能。

1.2 核酸探针技术

核酸探针多用于待测核酸样品的特定基因序列检测，探针可以用亚磷酰胺法合成，也可以通过PCR扩增或克隆来产生和标记（这两种方法都是较老的方法）。为了增加探针RNA的体内稳定性，不使用RNA，而是可以使用RNA类似物，特别是吗啉衍生物。

1.3 纳米孔测序

纳米孔测序已经走向商业化，而由DNA-蛋白质相互作用引起的分析物结构的（相对）更大的局部变化却没有得到广泛的研究。商业因素和个性化医疗的目标几乎肯定在这种差异中起着很大的作用，然而DNA-蛋白质相互作用的科学含义对于理解细胞功能和DNA序列一样重要（可以说不太为人所知）。纳米孔作为一种工具，对于揭示蛋白质结合的位置、条件和紧密程度，具有巨大的潜力。

然而，这些广泛的影响也可能体现了这项技术实施的挑战：与纳米孔测序相比， DNA-蛋白质相互作用的研究需要在非常广泛的分析物范围内进行优化，纳米孔测序需要提高时间和空间分辨率，以解决仅一种分析物的局部结构中非常细微的差异。我们预计蛋白质-DNA相互作用的研究将会因纳米孔制造和修饰的未来进展而大大促进，因为这些进展将允许优化核酸-蛋白质分析物的技术范围。

2 现代微生物技术在乳品工业中的应用

微生物酶因其在食品、农業、化学、医药和能源等行业的广泛应用而获得全球认可。酶在食品工业中的应用被分成不同的部门，如烘焙、乳制品、果汁生产和酿造。由于缩短了加工时间、吸收了低能量投入、成本有效、无毒和生态友好的特点，酶介导的过程正迅速引起人们的兴趣。此外，随着重组DNA技术和蛋白质工程的出现，可以大量操纵和培养微生物以满足日益增长的需求。微生物对人类非常有用。

酶催化一种化合物与另一种化合物之间反应的这种特异性为其分类和命名提供了基础。在乳品行业，一些酶是需要生产奶酪，酸奶，和其他乳制品，而另一些是用在更专门的方式，以改善质地或风味。下面介绍了几种更常见的酶类及其在乳制品行业中的作用。

凝乳酶牛奶含有蛋白质，尤其是酪，保持其液体形态。蛋白酶是在奶酪生产过程中添加到牛奶中的酶，用来水解酪，特别是酪蛋白，稳定胶束形成防止凝固。凝乳酶和肾是用于凝聚牛奶的任何酶的一般术语。

从凝乳酶中分离出来的最常见的酶是凝乳。凝乳也可以从其他一些动物，微生物或蔬菜来源，但本地微生物凝乳（真菌或细菌）是无效的，使切达干酪和其他硬干酪。

由于小牛凝乳酶的供应有限，通过将小牛基因克隆成细菌，促使微生物凝乳基因工程。虽然使用生物工程酶可以使小牛的生命枯竭，但它给那些反对食用宝石的食物的人带来了伦理问题。

乳白蛋白和球蛋白牛奶含有多种不同类型的蛋白质，除了酪。牛奶也含有乳清蛋白，如乳白蛋白和球蛋白。这些乳清蛋白的变性，使用蛋白酶，导致油腻酸奶产品。乳清蛋白的破坏也是酪生产的关键。在软干酪生产过程中，乳清在凝结后与牛奶分离，可作为健美、减肥和降低血压等营养补充物出售。

蛋白酶用于生产水解乳清蛋白，即乳清蛋白分解成较短的多肽序列。水解乳清不太可能引起过敏反应，是用来为婴儿配方和医疗用途准备补充剂。

乳糖酶是一种用于将乳糖分解成其组成的糖、半乳糖和葡萄糖的糖苷酵素。如果没有充分生产乳糖酶在小肠，人变得乳糖不耐受，导致不适（抽筋，气体和腹泻）在消化道在摄取奶制品之后。

脂肪酶脂肪酶是用来分解牛奶脂肪，并给奶酪的特色风味。更强的风味干酪，例如意大利干酪， 罗马， 是用脂肪酶制备的。这种风味来源于牛奶脂肪水解时产生的游离脂肪酸。动物脂肪酶是从儿童、小牛和羊肉中获得的， 而微生物脂肪酶则是由真菌霉发酵而成。

过氧化氢酶在奶酪生产的某一特定区域中有很有限的应用。过氧化氢是一种强有力的氧化剂， 对细胞有毒。它被使用， 而不是巴氏杀菌， 当做某些乳酪例如瑞士人， 为了保存有益于乳酪的末端产品和口味发展的天然牛奶酵素。这些酶会被高热量的巴氏杀菌破坏。然而， 在牛奶中过氧化氢的残留物会抑制实际奶酪生产所需的细菌培养， 因此必须除去它的所有痕迹。过氧化氢酶通常从牛肝或微生物源获得， 并添加到过氧化氢转化为水和分子氧。

3 结束语

随着社会经济的发展，群众经济提高，群众对乳制品的需求越来越大，追求也越来越高端，多样化起来。乳制品的竞争更加激烈起来，企业要更加注意对产品质量的注重以及创新。

参考文献：

[1]赵丽红，陈威，高艳娇，肖静.基因组重排技术在微生物育种中的应用研究进展[J/OL].江苏农业科学：1-5[2018-10-13].https：//doi.org/10.15889/ j.issn.1002-1302.2018.18.001.

[2]聂清华.我国乳品产业发展的制约因素与应对[J].经济论坛，2018（09）：135-139.

[3]刘晓瑜.食品微生物检验的质量控制[J].食品安全导刊，2018（24）：106.