食品生物化学在食品中的应用文献综述

新疆农业大学

专业文献综述

题目: 生物技术在军用食品中的应用与展望**: **

学院: 食品科学与药学学院

专业: 食品质量与安全

班级: 食安102班

学号: *********

指导教师: 逄换明职称: 教师

2011 年12 月30日

新疆农业大学教务处制

生物技术在军用食品中的应用与展望

摘要：本文综述了基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等生物工程技术在军用食品中的应用前景。由生物技术催生的军用食品新材料和新技术，主要包括功能食品基础原料、新型抑菌防腐材料、包装材料、食品添加剂及军用食品快速安全检测技术等。生物技术可有效改善食品品质和营养结构，促进军用食品由营养型向功能型转变。军用食品的未来将在生物技术的集成与耦合中创新发展。

关键词：生物技术；军用食品；功能基础原料；集成与耦合

20世纪70年代后期，随着DNA重组技术(recombinant technology of DNA)的诞生，以基因工程为核心内容，包括细胞工程、酶工程和发酵工程的生物技术应势而生。生物技术集合了分子生物学、生物化学、应用微生物学、化学工程、发酵工程、酶工程和电子计算机等诸多学科的最新科学成就，有助于解决食品、医药、化工、农业、环保、能源和国防等领域的资源紧缺难题，因此被列入当今世界七大高新技术之一，引起了世界各国的极大关注[1]。

生物技术最初源于传统的食品发酵，并首先在食品加工中得到广泛应用。如改良面包酵母菌种，就是基因工程应用于食品工业的第一个例子。基本原理是：将具有较高活性的酶基因转移至面包酵母菌(Saccharomycescer cvisiae)，进而使生产菌中麦芽糖透性酶(mal to s epermease)及麦芽糖酶(maltase)的含量与活性高于普通面包酵母，使面团在发酵时产生大量的CO2，形成膨发性能良好的面团，从而提高面包的质量和生产效率。又如制造干酪的凝乳酶，过去的凝乳酶是从小牛胃中提取的，为了满足世界干酪的生产需求，每年全世界大约需要宰杀5000万头小牛。基因工程技术诞生后，通过把小牛胃中的凝乳酶基因转移至大肠杆菌(E.coli)或酵母中，即可通过微生物发酵方法生产凝乳酶，最后经过基因扩增，保证了干酪生产对凝乳酶的需求[1]。此外，酶法转化或酶工程的应用，也能有效改造传统的食品工业。因此，采用生物技术，不仅可以改良食品工业中原料和材料的品种，提高和改善食品工业酶的稳定性，而且还可解决食品资源紧缺难题。

随着科学技术的发展和高技术装备的应用，未来战争作战半径增大、节奏加快，作战人员智能、体能消耗突出，这对军用食品的发展提出了更高要求[2]。通过军用功能食品可快速调节士兵体能，全面提高

综合作战能力。生物技术以其自身的技术特点和优势，很快成为了发达国家军队军用食品研究的技术基础，为军用食品的创新发展提供了不尽的资源和平台。美国是率先利用生物技术进行军用食品研究的国家之一。20世纪90年代初期，美军就制订了采用生物技术进行“提高部队战斗力口粮组件”和“特种功能口粮包”的研究计划，主要目标：一是提高能量补给，延缓疲劳发生；二是改善作战人员战场反应与决断能力；三是促使作战人员战时体能消耗最小化；四是提高作战人员警觉性；五是通过食用军用功能食品，促进部队战果最大化。例如美军纳蒂克工程研究中心主持开展的“提升部队战斗力口粮组件计划(Performance Enhancing Ration ComponentsProgram)”，采用生物技术从各类天然食物资源中筛选可供在高原、热区和寒区等特殊作战环境下使用的功能食品基础原料，拟研制装备功能食品组件五大类，即碳水化合物类、提神警醒类、抗疲劳类、抗氧化类和特殊营养制剂类等。经过十余年的基础研究和应用研究，2004年，上述产品研制成功，并陆续配发到驻伊拉克和阿富汗的作战部队，士兵食用后反应良好。其中，不含咖啡因的液体能量饮料(hooah soldier fuel)可提高体能17%，提高脑反应能力50%；提神警醒类功能食品，在5min内就可达到预期效果，可使士兵在48h 内保持清醒状态。另外，美军还针对高原作战环境，采用生物技术研制了可促进人体对高原冷候环境适应的功能因子，将其应用于“高原模块化功能口粮(modularpperational ration enhancement-high altitude)”，并在纽约附近的军事要塞和位于喜玛拉雅山脉的尼泊尔山区进行了高原现场实验，并批量投放到阿富汗山区执行反恐任务的特种部队[3-5]。为了降低驻伊、驻阿美军肠道疾病的高发率，美军纳蒂克研究中心(Natick)正在研发可控制肠道疾病的益生菌野战食品，一旦研发成功将会立即送往战场[6]。

印军也十分重视生物技术在军用食品中的应用研究。近年来，印军国防食品研究所(Defence Food Re-search Laboratory)和国防生理学与综合科学研究所(Defence Institute of Physiologyand Allied Sciences)也针对高原特殊环境的作战特点，开展了以生物技术为基础的功能食品研究。主要研究内容包括：一是高原致适应剂研究；二是促进机体能量代谢功能制剂研究；三是调节睡眠类功能食品研究；四是调节情绪与改善认知类功能制剂研究；五是高碳水化合物功能饮料研究。例如：印军研究人员在对本土植物资源进行分类研究的基础上，采用生物技术研制了具有加速人体高原适应的新型高原致适应剂(altitude adaptation)；为了提高军用食品的供能效率，采用酶工程技术对以印

度传统食品(Pulav，Kichidi)为基础的军用主食罐头的淀粉回生进行了大量研究[7-9]。

我军军用食品研究走过了50年历程，经过几代人的共同努力，到目前为止，已基本形成了单兵食品、集体食品和补充食品三大系列，实现了餐谱化和热食化，完成了由“温饱型”到“营养型”的根本性转变。尽管生物技术在我军军用食品制备方面有了一定应用，并陆续研制完成了抗缺氧、抗疲劳和抗中暑等功能食品，关键技术也有所创新和突破，但就其功能化水平而言，军用食品研究仍处于探索和攻坚阶段[10]。整体而言，研究工作还缺乏系统性，研究技术体系不够健全，功能开发基础薄弱，成果应用十分有限，严重制约了军用食品的科学发展。

1·生物技术在军用食品中的应用

以基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程为代表的现代食品生物技术，是21世纪最具应用前景的食品加工技术。由于原料来源广、生产成本低、产品性价比高、操作集约化、过程易放大、生产不受季节和地域限制[11]，因此，利用生物技术研制开发的军用功能食品，对于有效改善军用食品品质和营养结构，提高其综合性能，全面实现军用食品的热食化、餐谱化、营养化和功能化，具有十分重要的现实意义。

1.1功能食品基础原料

军用功能食品，按功效可分为：抗疲劳、抗缺氧、抗辐射、提神警醒、改善睡眠、调节时差、改善认知、耐寒和耐热等类[8]。采用生物技术制备的功能食品原料，是研制多种军用功能食品的重要物质基础。

1.1.1基因工程(genetic?engineering)

基因工程又称分子克隆(molecular cloning)或重组DNA技术(recombinant DNA technology)。主要采用酶学方法，将异源基因与载体DNA在体外进行重组，将形成的重组子转入受体细胞，使异源基因在其中复制表达，改造生物特性，从而大量生产出人类所需要的产物。基因工程以分子遗传学为基础，以DNA重组技术为手段，可实现动物、植物、微生物等种之间的基因转移或DNA重组，进而达到食品原料或食品微生物改良。例如可以采用转基因手段，在动物、植物或其细胞中，得到基因表达而制造有益于人类健康的功能食品成分或有效因子。或者在此基础上，采用DNA分子克隆对蛋白质分子进行定位突变(site directed mutagenesis)的所谓蛋白质工程(protein engineering)，这对提高食品营养价值及食品加工性能，具有重要的科学价值和应用前景。研制能在1～2d发芽，并快速长成食物的“工程种子”，可供部队在战场环境中快速生产食品[12]。采用基因工程菌，可合成制备具有各