¿Aplicación de la tecnología de separación biológica en la industria alimentaria?
A continuación se presenta el progreso de la aplicación de la tecnología de bioseparación y la biotecnología en la industria alimentaria.
Los métodos de separación y purificación más comunes en la tecnología de separación biológica incluyen la sal con disolventes orgánicos y la precipitación fraccionada, la ultrafiltración, la cromatografía, la electroforesis y la centrifugación.
(1) Saldo o precipitación gradual con disolventes orgánicos: agregue una gran cantidad de sales solubles como cloruro de sodio y sulfato de amonio a la solución del producto de reacción. Los iones de estas sales pueden combinarse con una gran cantidad. de agua, por lo que el producto se precipita con la sal. La adición de disolventes orgánicos solubles en agua, como etanol y acetona, a la solución del producto a menudo reducirá la solubilidad del producto y provocará que precipite. Al elegir las condiciones adecuadas, se pueden separar productos e impurezas.
(2) Tecnología de ultrafiltración: Seleccione una membrana de ultrafiltración o una columna de fibra hueca de ultrafiltración con un tamaño de poro adecuado y, mediante filtración y presión, permita que las moléculas de un cierto tamaño pasen a través de los poros, mientras que las moléculas más grandes son barrera para separar el producto.
(3) Tecnología de cromatografía: utilizando papel de filtro, celulosa, resina, partículas de gel, perlas de vidrio porosas y otros vehículos rellenos u otra fase líquida diferente al disolvente como medio fijo, que tiene diferentes efectos sobre la Las sustancias disolventes tienen diferentes poderes aglutinantes. A medida que el disolvente avanza, los diferentes solutos del disolvente pueden separarse entre sí. Además, existen cromatografía de tamiz molecular basada en el tamaño molecular, cromatografía de intercambio iónico basada en la capacidad de disociación y propiedades iónicas, cromatografía de afinidad basada en la afinidad entre biomoléculas y fraccionamiento a contracorriente basado en la diferencia en el coeficiente de distribución entre soluciones de dos fases.
(4) Tecnología de electroforesis: iones o partículas cargadas se mueven en la dirección de una descarga eléctrica bajo la acción de un campo eléctrico. Debido a sus diferentes cargas y masas, los iones o partículas se mueven a diferentes velocidades en un campo eléctrico, por lo que se separan unos de otros. La electroforesis en gel se usa ampliamente y la electroforesis capilar tiene el efecto de análisis más sensible.
(5) Las células, fragmentos celulares y macromoléculas biológicas pueden precipitar bajo la acción del campo de fuerza centrífuga. La centrífuga puede precipitar células a una velocidad baja de menos de 10.000 rpm, precipitar restos celulares a una velocidad alta de 20.000-30.000 rpm y precipitar macromoléculas biológicas a una velocidad ultraalta de más de 30.000 rpm para superar el movimiento térmico de las moléculas. .
Avances en la aplicación de la biotecnología en la industria alimentaria
Probióticos: Como los probióticos equilibran la flora intestinal, mejoran la función intestinal, regulan la inmunidad, mejoran la función digestiva y favorecen la absorción nutricional, anti- Constantemente se descubren propiedades mutagénicas y anticancerígenas, antioxidantes y antienvejecimiento, que mejoran el sistema cardiovascular y otras funciones de salud. Actualmente, la investigación sobre los probióticos es muy activa a nivel internacional, especialmente en Japón, Francia, Estados Unidos y otros países. , se ha formado un equipo de investigación profesional sistemático.
La investigación internacional sobre probióticos se centra principalmente en el mecanismo por el cual los probióticos promueven la salud humana, la industrialización y la tecnología de aplicación industrial de los probióticos, el cribado eficiente y el diseño direccional de probióticos multifuncionales o de mayor calidad, etc. La aplicación de los resultados de su investigación en la producción de la industria alimentaria ha mejorado enormemente la salud humana y ha aportado beneficios económicos objetivos. En China, especialmente la leche, los probióticos se han utilizado ampliamente en productos y algunos alimentos funcionales.
En términos de investigación básica, los científicos chinos han logrado grandes logros. En julio de 2008, el proyecto de investigación sobre genómica y proteómica del probiótico Lactobacillus casei emprendido por la Universidad Agrícola de Mongolia Interior y otras unidades aprobó la identificación y determinó la secuencia del genoma cromosómico y del genoma del plásmido plca36 del probiótico Lactobacillus casei, localizando así con precisión los genes funcionales probióticos de La cepa sienta las bases para futuras investigaciones sobre su mecanismo probiótico y el desarrollo y aplicación de productos relacionados a nivel genético. La finalización de este proyecto marca que la investigación de mi país sobre la genómica de las bacterias del ácido láctico ha alcanzado el nivel internacional. Al mismo tiempo, se han logrado avances importantes en la selección de cepas iniciadoras para las industrias láctea y de productos cárnicos fermentados de mi país. Se ha establecido una plataforma de tecnología cuantitativa de paso alto para la detección direccional de cepas bacterianas específicas de sistemas de fermentación de carne multibacteriana y la primera biblioteca de recursos de cepas de bacterias de ácido láctico originales nacionales con derechos de propiedad intelectual independientes, y docenas de cepas con excelentes características de producción y Se han descartado las características probióticas. Las cepas de bacterias del ácido láctico han sentado una sólida base técnica y de fuentes bacterianas para el desarrollo de productos probióticos en mi país.
Ingeniería metabólica: En el estudio de la ingeniería metabólica, con la profundización de la investigación y aplicación, la definición de ingeniería metabólica también se actualiza constantemente.
Hoy en día, se define principalmente como el uso de tecnología de ingeniería genética para modificar, transformar o expandir intencionalmente las vías metabólicas de las células, construir nuevas vías metabólicas, cambiando así las características metabólicas originales de los microorganismos, y combinarlas con la regulación genética microbiana, la regulación metabólica. e ingeniería bioquímica, la ciencia de la ingeniería para mejorar la actividad o producción de metabolitos objetivo y sintetizar nuevos metabolitos. En términos generales, la ingeniería metabólica se basa en la teoría de la red metabólica. A través del análisis cualitativo y cuantitativo de los flujos metabólicos, el diseño de la ingeniería metabólica incluye métodos como cambiar los flujos metabólicos, expandir las vías metabólicas y construir nuevas vías metabólicas. Los genes diana o grupos de genes a nivel molecular también se denomina ingeniería genética de tercera generación.
La ingeniería metabólica incluye principalmente tres pasos: modificación de las rutas celulares (síntesis), evaluación rigurosa del fenotipo celular modificado (caracterización fenotípica) y diseño de modificaciones adicionales basadas en los resultados de la evaluación (diseño óptimo). Entre ellos, la evaluación de la caracterización del rendimiento se basa en la obtención de una gran cantidad de datos de reacciones bioquímicas, utilizando métodos de investigación química y matemática combinados con tecnología de la información avanzada para realizar análisis de paso alto para estudiar más a fondo las características dinámicas y los mecanismos de control del metabolismo celular. desarrollando así varios modelos de sistemas matemáticos para ayudar a mejorar el diseño de ingeniería metabólica.
Con el advenimiento de la era posgenómica, diversas tecnologías ómicas (genómica, transcriptómica, proteómica, metabolómica, fluxómica metabólica, etc.) se han utilizado ampliamente en la investigación relacionada con la ingeniería metabólica. A través del análisis fenotípico de los genomas celulares y la relación entre las células y las condiciones micro y macroambientales, la investigación en ingeniería metabólica ha pasado del nivel de vías locales al nivel general, que puede revelar mejor la compleja red metabólica y los mecanismos reguladores de los organismos. En la actualidad, sobre la base de la investigación genómica funcional en todos los niveles, con la ayuda de la tecnología experimental y las herramientas bioinformáticas de Qualcomm, se establecen modelos matemáticos integrando datos de la investigación genómica en todos los niveles, o comparando diferentes cepas o la misma cepa en diferentes condiciones. condiciones Las diferencias entre los diferentes niveles de genómica, la dilucidación de las leyes de las actividades de la vida y el diseño de métodos de biología de sistemas de múltiples escalas para la ingeniería metabólica se han convertido en el foco de los científicos de todo el mundo.
Biorreactor: en la investigación de biorreactores, los nuevos biorreactores automatizados, multifuncionales y de alta eficiencia han sido un tema de investigación candente en los últimos años. Incluyendo biorreactores artificiales y biorreactores naturales, como microorganismos, sistemas de expresión animales y vegetales, etc. La investigación se centra principalmente en combinar la tecnología de separación con procesos de reacción biológica para desarrollar biorreactores eficientes, como reactores supercríticos y reactores de membrana, estudiar mecanismos de reacción biológica, desarrollar sensores de parámetros de procesos de reacción y establecer sistemas de control automático y modelos matemáticos. Entre ellos, el estudio del control de parámetros y el desarrollo de biorreactores de fermentación sólida son dos áreas de investigación clave.
Pruebas de seguridad: además, biotecnologías como el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA), la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y la tecnología de chips de ADN han demostrado una alta sensibilidad, una fuerte especificidad y simplicidad en las pruebas de seguridad alimentaria. La rapidez se ha convertido gradualmente en una dirección importante en la investigación sobre seguridad alimentaria.