如何拓展食品新資源？生物制造+精準(zhǔn)檢測(cè)的技術(shù)共振

我國(guó)作為全球最大的食品消費(fèi)市場(chǎng)，面臨蛋白與油料供給的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)動(dòng)物蛋白年缺口超過(guò)1000萬(wàn)噸，食用油對(duì)外依存度高達(dá)70%。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式下，動(dòng)物蛋白生產(chǎn)依賴糧食轉(zhuǎn)化，資源消耗高（生產(chǎn)1公斤牛肉需8公斤飼料）、環(huán)境污染大；植物蛋白則面臨土地資源限制和加工效率低下等問(wèn)題。在此背景下，踐行“大食物觀”，深入研究如何進(jìn)行食品資源挖掘與創(chuàng)制已成為保障國(guó)家糧食安全的戰(zhàn)略選擇。

一、食品資源挖掘與創(chuàng)制的關(guān)鍵技術(shù)

1、提高蛋白質(zhì)生產(chǎn)效率 —微生物發(fā)酵

微生物發(fā)酵是利用微生物在適宜條件下生長(zhǎng)代謝，將原料轉(zhuǎn)化為目標(biāo)蛋白質(zhì)的過(guò)程。微生物具有生長(zhǎng)繁殖速度快、易于大規(guī)模培養(yǎng)、對(duì)營(yíng)養(yǎng)要求相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。通過(guò)篩選和培育特定的微生物菌株，如某些細(xì)菌、酵母菌或絲狀真菌，利用糖類、氮源等廉價(jià)原料進(jìn)行發(fā)酵，能夠高效地生產(chǎn)蛋白質(zhì)。例如，在單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)中，利用酵母菌發(fā)酵糖類物質(zhì)，可快速積累蛋白質(zhì)，其蛋白質(zhì)含量可高達(dá)細(xì)胞干重的 50% – 80% 。微生物發(fā)酵生產(chǎn)蛋白質(zhì)不僅能緩解動(dòng)物蛋白供給不足的問(wèn)題，還具有生產(chǎn)周期短、不受季節(jié)和地域限制等優(yōu)點(diǎn)，為蛋白質(zhì)的大規(guī)模生產(chǎn)提供了可行的途徑。

2、變革蛋白生產(chǎn)模式 —細(xì)胞培養(yǎng)

細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是在體外模擬體內(nèi)環(huán)境，使細(xì)胞在人工條件下生長(zhǎng)和增殖，進(jìn)而生產(chǎn)蛋白質(zhì)。與傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)生產(chǎn)方式相比，細(xì)胞培養(yǎng)具有諸多優(yōu)勢(shì)。以動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)為例，通過(guò)對(duì)動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行基因工程改造，使其表達(dá)特定的蛋白質(zhì)，能夠生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)和功能與天然蛋白高度相似的產(chǎn)品。這種方法可以避免傳統(tǒng)動(dòng)物養(yǎng)殖過(guò)程中的疫病風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境污染等問(wèn)題，同時(shí)能夠精確控制生產(chǎn)過(guò)程，提高蛋白生產(chǎn)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。植物細(xì)胞培養(yǎng)也可用于生產(chǎn)蛋白質(zhì)，如通過(guò)培養(yǎng)植物細(xì)胞生產(chǎn)藥用蛋白或功能性蛋白，為植物蛋白的生產(chǎn)開辟了新的道路。細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)為蛋白生產(chǎn)模式帶來(lái)了革命性的變化，有望成為未來(lái)蛋白質(zhì)生產(chǎn)的重要發(fā)展方向。

二、低場(chǎng)核磁共振技術(shù)在食品資源挖掘與創(chuàng)制中的應(yīng)用

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)是一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，具有快速、準(zhǔn)確、無(wú)損等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于食品科學(xué)領(lǐng)域。在食品資源挖掘與創(chuàng)制過(guò)程中，低場(chǎng)核磁共振技術(shù)具有以下應(yīng)用：

1、蛋白在水中的溶解度解析

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)可以通過(guò)測(cè)量蛋白質(zhì)在水中的弛豫時(shí)間（T2）來(lái)評(píng)估其溶解度。蛋白質(zhì)的溶解度與其分子結(jié)構(gòu)和水分子的相互作用密切相關(guān)，弛豫時(shí)間越短，說(shuō)明蛋白質(zhì)與水分子的相互作用越強(qiáng)，溶解度越高。低場(chǎng)核磁共振技術(shù)可以快速篩選出具有高溶解度的蛋白質(zhì)，為蛋白質(zhì)的提取和應(yīng)用提供依據(jù)。

2、原料的含油率檢測(cè)

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)可以通過(guò)測(cè)量樣品的弛豫時(shí)間來(lái)評(píng)估其含油率。油料作物中的油脂與水分子的弛豫時(shí)間差異較大，通過(guò)測(cè)量弛豫時(shí)間可以準(zhǔn)確計(jì)算出樣品的含油率，為油料作物的選種和加工提供依據(jù)。

3、發(fā)酵液中的含油檢測(cè)

在發(fā)酵過(guò)程中，需要對(duì)發(fā)酵液底物中殘油含量進(jìn)行監(jiān)控，以優(yōu)化發(fā)酵工藝，根據(jù)發(fā)酵液中氫原子核在磁場(chǎng)中的弛豫特性來(lái)有效區(qū)分其中油相并進(jìn)行定量檢測(cè)。在糧油生產(chǎn)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了糧食及油品含油率的快速測(cè)定。

食品資源挖掘與創(chuàng)制是保障食品可持續(xù)供給的關(guān)鍵抓手。通過(guò)提高蛋白質(zhì)生產(chǎn)效率和變革蛋白生產(chǎn)模式，可以有效緩解我國(guó)蛋白和油料供給缺口的問(wèn)題。紐邁分析積極推動(dòng)生物制造與精準(zhǔn)檢測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新融合，構(gòu)建可持續(xù)的食品供給體系，為食品行業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。