生物技术在粮油食品工程中的应用

引言

粮油食品是人类膳食结构的基础，粮油食品工程涵盖原料种植、收购、加工、储运及产品研发全链条，其发展水平直接关系到粮食资源利用率与食品供给品质。随着消费需求升级与绿色发展理念推进，传统粮油食品工艺逐渐显现不足，原料预处理中抗营养因子去除不彻底影响产品品质，质量检测效率低难以应对复杂安全风险，副产物多被废弃造成资源浪费。

一、生物技术在粮油食品工程中的核心应用路径

1.1 原料预处理环节的生物技术应用

抗营养因子去除，部分粮油原料含有植酸、胰蛋白酶抑制剂、棉酚等抗营养因子，传统物理或化学方法去除效果有限且易破坏营养。通过酶工程技术，利用植酸酶、蛋白酶等生物酶可精准降解抗营养因子，植酸酶能将原料中的植酸分解为肌醇与磷酸，消除其对钙、铁等矿物质吸收的阻碍；蛋白酶可破坏胰蛋白酶抑制剂的空间结构，降低其对蛋白质消化的抑制作用，提升粮油产品的营养价值与消化率。原料品质改良，针对不同粮油原料的特性，采用微生物发酵技术优化原料品质。

1.2 加工过程优化中的生物技术应用

淀粉加工优化，传统淀粉提取依赖酸碱处理，易产生废水污染且淀粉得率低。采用酶解技术，利用淀粉酶对粮油原料中的淀粉进行分步降解，可在温和条件下实现淀粉与蛋白质、纤维的分离，提升淀粉得率的同时减少污染物排放。在淀粉深加工中，通过糖化酶、异构酶等生物酶的协同作用，可将淀粉转化为葡萄糖、果糖等单糖或低聚糖，用于生产功能性糖浆、代糖等粮油衍生产品。油脂加工优化，油脂提取与精炼是油料加工的核心工序。在油脂提取环节，利用脂肪酶的催化作用，可在低温下实现油料中油脂的水解与分离，避免传统高温压榨导致的油脂氧化与营养流失。

1.3 质量安全控制中的生物技术应用

有害物快速检测，针对粮油食品中可能存在的真菌毒素、农药残留、重金属及掺假成分，生物检测技术可实现精准识别。免疫检测技术利用抗原抗体特异性结合原理，可快速检测粮油中的黄曲霉毒素、赭曲霉素等真菌毒素，操作简便且检测周期短；核酸检测技术通过扩增特定核酸片段，可精准识别粮油原料中的品种掺假，如区分小麦粉中是否掺入滑石粉、大米中是否混杂陈化粮，保障原料真实性。生物保鲜与防腐，传统粮油食品保鲜依赖化学防腐剂，易存在残留风险。生物技术可通过生物保鲜剂与微生物调控实现安全保鲜：利用乳酸菌、酵母菌产生的抗菌肽，可抑制粮油食品中腐败菌与致病菌的生长，延长米面制品、食用油的货架期。

1.4 副产物综合利用中的生物技术应用

功能性成分提取，利用酶解或微生物发酵技术，从副产物中提取活性成分。例如从米糠中通过纤维素酶降解纤维结构，分离提取米糠油、维生素 E 与谷维素；从豆粕中利用蛋白酶水解蛋白质，制备大豆多肽与大豆异黄酮，用于食品添加剂或保健品生产；从小麦麸皮中通过微生物发酵转化，生成膳食纤维与阿魏酸，提升副产物的经济价值。生物饲料与能源转化，针对难以提取高价值成分的副产物，通过微生物发酵技术可转化为生物饲料或生物能源。

二、生物技术在粮油食品工程应用中的现存问题

2.1 技术适配性不足

不同粮油原料的成分与结构差异显著，现有生物技术多针对单一原料开发，缺乏普适性与定制化。例如适用于小麦加工的酶制剂，在稻米或大豆加工中活性降低；针对大宗粮油的生物检测技术，难以适配小品种杂粮的特性，导致技术应用范围受限。部分生物技术与传统加工设备兼容性差，需改造生产线才能落地，增加了企业的应用成本。

2.2 成本控制难度大

部分生物技术的研发与应用成本较高，制约其规模化推广。例如高性能生物酶的发酵生产、提纯工艺复杂，成本远高于化学试剂；生物检测技术中的试剂与仪器价格昂贵，中小粮油企业难以承担。

生物技术应用过程中需严格控制反应条件，如温度、pH 值等，对生产管理要求高，进一步增加了运营成本。

2.3 产业化程度较低

当前多数生物技术仍处于实验室研发或小规模试点阶段，缺乏成熟的产业化配套体系。例如副产物生物转化技术，在实验室中可实现高附加值成分提取，但规模化生产中易出现产物纯度下降、工艺稳定性不足等问题；生物保鲜技术的货架期延长效果，在实际储运环境中易受温度、湿度波动影响，难以满足大规模流通需求。

2.4 专业人才短缺

生物技术与粮油食品工程的融合需要复合型人才，既需掌握生物技术的原理与操作，又需熟悉粮油食品的加工特性与产业需求。目前行业内此类人才储备不足，多数技术人员仅精通单一领域，生物技术人才对粮油原料的加工工艺了解有限，粮油食品工程师对生物酶、微生物发酵等技术的应用细节掌握不足，导致技术落地过程中易出现衔接断层。

三、生物技术在粮油食品工程中应用的优化策略

3.1 推动技术定制化与适配性升级

针对不同粮油原料特性，开展定制化生物技术研发。如基于稻米、小麦、大豆等原料的成分差异，开发专用生物酶制剂与发酵菌株，提升技术对原料的适配性；加强生物技术与传统加工设备的融合设计，研发可直接对接现有生产线的模块化生物处理设备，减少企业改造投入。

3.2 降低技术应用成本

从技术研发与生产管理两方面控制成本。在研发端，通过基因工程技术优化微生物菌株与酶的性能，提升生物制剂的产量与活性，降低单位产品成本；推动低成本培养基研发，利用粮油副产物替代高价营养成分，减少发酵过程的原料消耗。在管理端，推广多环节共享技术模式，如多家中小粮油企业联合采购生物检测设备、共建生物发酵车间，通过资源共享分摊成本。

3.3 加快产业化配套与标准建设

加强产学研协同，推动实验室技术向产业化转化。鼓励高校、科研机构与粮油企业合作，建立中试基地，针对规模化生产中的工艺稳定性、产物提纯等问题开展联合攻关；完善产业化配套设施，如建设专用的生物制剂储存冷库、副产物转化生产线等，提升技术落地能力。加快制定生物技术应用的行业标准与规范，明确生物酶制剂的使用范围、生物检测技术的判定标准、副产物转化产品的质量要求等，规范市场秩序，提升产品可信度。

3.4 加强复合型人才培养

构建高校教育、企业培训、行业交流三位一体的人才培养体系。高校可开设生物技术与粮油食品工程交叉专业，设置酶工程应用、粮油生物加工、生物检测技术等课程，培养复合型专业人才；企业定期组织技术培训，邀请生物技术专家讲解前沿技术，安排粮油食品工程师分享加工经验，促进不同领域人员的知识融合；行业协会搭建交流平台，举办技术研讨会、成果展示会等活动，推动人才跨企业、跨领域交流，提升行业整体技术水平。

结论

生物技术为粮油食品工程的升级提供了全新路径，在原料预处理、加工优化、质量控制及副产物利用等环节展现出显著优势，能够有效解决传统工艺的效率低、污染大、资源浪费等问题，对提升粮油食品产业的质量效益与可持续性具有重要意义。

参考文献

[1]刘广括.生物技术在粮油食品工程中的应用[J].中国食品工业,2025,(14):40.

[2]关璎瑞.现代生物技术在食品工程中的应用研究[J].中国食品工业,2024,(06):137-139.