化学工程技术在食品工艺领域的应用

食品的生产加工过程中涉及众多环节且充满诸多挑战，因此要为食品的生产提供强大的技术保障。在政府的积极扶持与市场需求的“双重”驱动下，我国的食品加工生产正迈入一个迅速发展的黄金时期，这预示着它有潜力为食品安全以及农业的可持续发展带来更大的贡献。

1.食品工艺领域发展现状

随着我国经济实力的逐渐增强以及民众消费观念的深刻转变，食品工艺作为营造人们健康生活方式的主要方式，正越来越受到各界的关注。这一趋势，不但充分反映人们对高品质生活追求的提高，同时也表明国家可持续发展战略的深入落实。目前，食品产业初步形成规模，在我国的农产品领域覆盖多个领域，分为七大类及二十九个子项目，充分展现我国农产品在结构多样化以及绿色转型上的成就。

2.化学工程技术在食品工业领域的应用价值

2.1 提高食品蛋白质含量

优质蛋白在人体必需的营养成分中发挥着极为重要的作用。虽然谷物一般情况下，含有15%至20%的蛋白质，然而其优质蛋白的比例却相对较低。这主要是因为谷物种子中缺乏蛋氨酸与赖氨酸等关键氨基酸，严重限制蛋白质的有效合成。为解决这一问题，化学工程技术中的基因工程的出现为转变这一现象提供新的方向，它将具有丰富蛋氨酸与赖氨酸特征的外源基因精准地转移到谷物作物中，以逐步提高其蛋白质合成能力，从而进一步增加谷物中的总蛋白质以及优质蛋白质的含量，为人体提供更为充足的营养支持。

2.2 提高油脂含量

油脂作为日常饮食的重要组成部分，其成分构成需要严谨地考量。虽然单一不饱和脂肪酸是油脂的常见成分，但过量的摄入很可能对健康产生不利影响。例如，导致动脉硬化并增加心血管疾病的风险。因此，科学家们在化学工程领域借助基因重组技术探索新途径，首先从合成酵母中准确提取出饱和脂肪酸生物合成的关键酶基因，然后利用基因克隆技术将这些珍贵的基因片段成功引入农作物中。

2.3 提高食品安全性

在食品加工领域中，保证产品的高质量及良好口感需要借助多种技术方式来延长保质期。其中，常见的方法包括添加防腐剂，然而过度使用某些添加剂，很可能会对健康构成威胁，甚至引发严重疾病如癌症。为解决这一问题，化学工程技术在食品保鲜方面展现出独特的优势。它通过先进的微生物灭活技术，可以有效抑制食品中微生物的滋生，从而在不大量依赖化学添加剂的前提下，实现食品保质期的延长。

2.4 减少农药残留

生物化学技术作为现代农业科学的新型技术形式，正逐渐发展成为替代传统化学农药的新型绿色选择。它主要利用生物体内的自然机制，或者经过基因修改的生物成分，采取更加精确且无害的方式抵抗病虫害。以水稻种植为例，它借助基因工程方式，将Bt蛋白基因导入水稻植物，有效利用了生物之间相互作用的原理。当水稻植株受到害虫攻击时，害虫在摄食水稻组织时同样会吃入Bt蛋白，随后这一蛋白在害虫体内产生作用，干扰其正常的蛋白质合成与生理功能，进而有效抑制害虫的生长，从而实现对水稻虫害的绿色防治。这一技术的应用，不但效果明显，同时也能很好地增强对环境的友好性。

3.化学工程技术在食品工业领域的应用途径

3.1 固氮转化技术运用

随着时代的发展以及科技的进步，农业的生产方式也在不断变化。在作物生长的过程中，营养的获取意义重大。传统上，农民主要依赖化学肥料如氮肥来提供植物所需的氮元素，以促进作物的生长并提高产量。然而，随着人们对资源的深入认识，逐渐发现空气中富含氮气，如何有效地将空气中的氮气转化为植物可直接吸收利用的氨态氮，成为人们热议的新话题。它可以帮助人们在不依赖化学肥料的情况下满足作物对氮的需求，从而提高农业的产量，进一步减少生产成本，同时也可以推动绿色农业的发展，保证农产品的品质，这与现代人对健康食品的追求不谋而合。

3.2 生物化学技术运用

新兴的生物工程技术的运用背景下，许多细菌具备将空气中的氮气固定并转化为植物可利用形式的能力。然而，一般情况下，这些细菌与特定植物形成共生关系。比如，只有少数作物如大豆可以与固氮菌建立良好的共生关系，而在广泛种植的农作物中，极少有品种可以与固氮菌实现共生，它会严重限制氮的自然固定效果的广泛应用。

随着生物化学工程，特别是基因工程技术的迅猛发展，这一问题将逐渐得到改善。一方面，科研人员会运用DNA重组技术，对固氮菌中负责固氮的酶基因进行精确的修饰，以期提高其固氮的稳定性；另一方面，借助基因工程的处理方式，可以进一步扩大与固氮菌可以共生的作物范围，打破原有的生物界限。伴随着对固氮菌分子机制研究的不断深入，未来将有更多种类的农作物，将可以直接利用空气中的氮气作为其氮源，明显减少对化学肥料的依赖，实现农业生产的可持续发展。它不但代表着农业科学的重大突破，也是全球粮食安全与环境保护的重要推动力。

3.3 提高农作物病虫害抵抗力

在推动食品产业蓬勃发展的众多关键技术中，减少农药的使用非常重要。从生物学者的视角来看，相关的研究人员可以进一步探索并实践生态友好的害虫控制方法。例如，促进天敌的自然繁殖，实施精准的诱杀机制，广泛运用生物防治途径，以逐步替代化学农药等措施。提高农作物自身抵御病虫害的能力便成为一个更直接且有效的解决方案。

其中，生物化学技术的运用，成为突破基因工程建设的新型技术形式，展现了巨大的应用潜能。它通过复杂的基因操作，帮助科学家们将自然界中或者人造的抗病虫害基因精准地导入主要农作物，并赋予其天然的防御机制。

3.4 生物化学工程技术提高食品营养价值

3.4.1改善碳水化合物组成

果聚糖作为一种对人体有益的碳水化合物，其重要特点在于其分子结构由多个葡萄糖单元通过β-糖苷键紧密连接组成。由于人体内缺乏酶系来直接分解果聚糖，使这种物质在消化道内几乎无法被吸收。然而，一旦它进入结肠，就会成为肠道微生物群落，特别是益生菌如双歧杆菌的重要养分来源。它通过摄入含有丰富果聚糖的食物，可以使人体有选择性地促进这些有益菌群的增殖，从而抑制与肿瘤风险相关的代谢产物的产生，充分展示出果聚糖在维持肠道健康以及预防疾病方面的积极贡献。

此外，果聚糖作为一种可溶性健康碳水化合物，在自然界中的分布相对有限，大多数日常饮食中的含量较低，只有像菊芋等少数特定植物中富含这一成分。为扩大果聚糖的来源，提高其在人类饮食中的比重，现代生物化学以及基因工程技术发挥着重要作用，它可以实现对果聚糖生物合成途径中关键酶1-SST及其编码基因的精准分离鉴定。然后，通过先进的基因转移技术，科学家们将这一技术运用到水稻、马铃薯、玉米与小麦等广泛栽培的农作物中，以此通过基因改造，进一步提高这些作物中果聚糖的自然含量。一方面，丰富人们的饮食中果聚糖的来源；另一方面，也为开发新型功能性食品与促进公共健康开拓新的可能性。

3.4.2优化蛋白质组成

在分析人类膳食中蛋白质的重要来源时，植物性食物特别是谷物以及豆类中，这类营养物质发挥着关键作用。其中，谷物作为日常饮食的基础，所含蛋白质的比例，一般情况下在10%到15%之间，可以为人体提供所需的重要氨基酸，而豆类则是更为丰盛的蛋白质来源，其种子中的蛋白质含量可高达约30%。不过，这两种植物性蛋白质在营养价值上各有局限：谷物蛋白质缺乏赖氨酸，会影响整体的营养效果；而豆类则受限于蛋氨酸含量不足，会严重限制其营养的全面性。

为解决这些问题，现代生物学技术特别是基因工程的应用，为提高植物性蛋白质的营养成分结构提供了新思路。借助基因工程，研究人员可以直接调控并增强谷物与豆类中特定氨基酸的合成能力。一方面，可以通过调整作物内部的蛋白质合成遗传路径，使谷物在贮存性蛋白质中自然而然地积累更多的赖氨酸，同时在豆类中增加蛋氨酸的含量；另一方面，这种技术还允许科学家将来自其他生物体的高含量赖氨酸以及蛋氨酸的外源基因片段，选取并导入谷物或豆类作物中。

3.4.3提高油脂含量

在日常烹调中，植物脂肪会直接影响食品的口感和营养价值。虽然多不饱和脂肪酸对健康具有积极作用，但其热稳定性不足，时常困扰着相关的研究人员。在加热过程中，这类脂肪酸易于降解，从而影响油脂的使用效果，并可能生成有害物质。为解决这一难题，在工业领域中，一般情况下会采用氢化技术提高油脂的熔点。然而，虽然这一方法效果明显，但它却可能引入饱和脂肪酸，人体过量摄入这类物质很有可能会导致心血管疾病等健康问题，因此受到一定的限制。相对而言，单不饱和脂肪酸特别是油酸，既有益于健康，又具备良好的热稳定性，逐渐成为更为理想的替代品。

借助现代生物化学技术的迅猛发展，研究人员发现，通过基因工程技术可以培育富含油酸的作物，它可以打破传统油脂的严重限制，为市场提供更多种类且更健康的食用油。其次，长链不饱和脂肪酸如DHA（二十二碳六烯酸）与EPA（二十碳五烯酸），在人体中扮演着重要角色，可以保护神经系统的发育，同时对视力以及心血管健康也有很好的促进作用。为进一步提高植物油脂的营养价值，科研人员利用基因工程从酵母等生物中分离出与DHA、EPA及花生四烯酸等长链不饱和脂肪酸合成密切相关的酶，并成功克隆这些酶的编码基因。接着，借助基因转移技术，将这些基因准确地导入植物当中，从而促进植物在生长过程中合成，同时积累更多的长链不饱和脂肪酸，如DHA。这一技术的突破可以更好地丰富植物油脂的营养成分，还为开发功能性食品、提高公众健康水平开拓新的前景。

结语

我国的食品行业长期面临着生产力水平较低、生产规模受限、产品科技附加值不足以及国家资金投入不够等一系列问题。为应对这些问题，食品行业亟需借助高新技术的推动力，以实现自身的转型与进步，从而营造更为有利的发展环境。通过科学运用生物化学工程技术，并且结合高新科技对传统食品加工方法、技术形式，不但可以明显提高生产效率，还能激发行业的创新活力，促进新产品、新工艺的应用研发。

作者简介

李培培（1990.06-），女，硕士，中级工程师；研究方向：化工工艺、检测技术在食品生产领域的应用研究。