食品生物技术的具体应用

（一）畜禽血液的综合利用

畜禽血液中含有丰富的营养物质和多种生物活性物质，据分析，畜禽血液中干物质含量为19%～25%，干物质中蛋白质含量高达90%，其中60%～65%为血红蛋白，其他非蛋白质成分中75%左右是类脂化合物。

国外畜禽血液在食品加工上的应用历史比较长，日本将血色素作香肠的着色剂，将血浆粉代替肉作为香肠原料，德国和比利时曾大量进口血浆粉作为食品黏结剂和乳化剂，瑞典、丹麦把血浆用于肉制品中，保加利亚用血生产酸乳酪，俄罗斯除利用猪血制作血肠外还利用血浆作饺子馅。目前畜禽血液在我国食品工业上应用还不多，主要是将血液制成高蛋白富铁食品。另外，畜禽血液在医药工业中的利用已有较长的历史，从畜禽血液中提取水解蛋白、血色素、超氧化物歧化酶、胸腺因子多肽激素、免疫球蛋白、干扰素等是在血液资源开发和利用上所取得的重要科技成果。

1.超氧化物歧化酶的提取

超氧化物歧化酶，简称SOD，是一种广泛存在于动植物及微生物中的金属酶。研究证实SOD可能与机体衰老、肿瘤发生、自身免疫病和辐射防护等有关，临床上主要用于延缓人体衰老、防止色素沉着、消除局部炎症。特别是治疗风湿性关节炎、慢性多发性关节炎及放射治疗后的炎症，无抗原性，毒副作用较小，是很有临床价值的治疗酶。同时含有SOD的化妆护肤品备受消费者青睐，其产品具有很强的竞争力。

（1）牛血提取SOD

①工艺流程：

②工艺要点：

分离血细胞：取新鲜牛血，按100kg牛血加3.8g柠檬酸三钠投料，搅拌均匀，装入离心管中，以3000r/min离心15min，收集血细胞，血浆可用于制备凝血酶。

提取：把收集的血细胞用9g/L氯化钠溶液洗3遍（每次用为血细胞2倍体积的氯化钠溶液洗），然后加入蒸馏水（和牛血等量的水），在0～4℃条件下搅拌溶血30min，再缓慢加入溶血的血细胞0.25倍体积的95%乙醇和0.15倍体积的氯仿（乙醇和氯仿要事先冷却至4℃以下），搅拌均匀，静置20min，置于离心机中离心30min，收集上清液，弃去沉淀。

沉淀：在上清液中加入2倍体积的冷丙酮，搅拌均匀，于冷处静置20min，离心收集沉淀。沉淀物用1～2倍体积的水溶解，在55℃水浴中保温15min，离心收集上清液。再用2倍冷丙酮使上清液沉淀，静置过滤。然后离心收集沉淀，上清液可用于回收丙酮。

分离纯化：把以上沉淀溶于pH 7.6，2.5μmol/L K2HPO4-KH2PO4缓冲液中，用离心法除去杂质，收集上清液准备上柱（DEAE-SepHadexA-50）。先把DEAE-SepHadexA-50装入3cm×40cm的柱中用pH 7.6，2.5μmol/L K2HPO4-KH2PO4缓冲液上柱，等流出液的pH为7.6时，将样品上柱，用pH 7.6，2.5μmol/L K2HPO4-KH2PO4缓冲液进行梯度洗脱，收集具有SOD的活性峰，将洗脱液倒入透析袋中，在蒸馏水中进行透析，然后将透析液经超滤浓缩后，冷冻干燥即为SOD产品。

（2）猪血提取SOD

①工艺流程：

②工艺要点：

分离血细胞：取新鲜猪血，事先加入为猪血体积1/7的38g/L柠檬酸三钠溶液，搅拌均匀，以3000r/min离心15min，除去黄色血浆，收集红细胞。

除血红蛋白：红血球用两倍9g/L氯化钠离心洗涤三遍，然后向洗净的红细胞中加入等体积去离子水，剧烈搅拌30min，于0～4℃静置过夜。再向溶血液中分别缓慢加入0.25倍体积的预冷乙醇和0.15倍体积的预冷氯仿，搅拌15min左右，静置30min，然后用离心法除去沉淀，收集微带蓝色的清澈透明粗酶液体。

沉淀：向上述粗酶液中加入等量冷丙酮，搅拌均匀，即有大量白色沉淀产生，静置30min，用离心法收集沉淀物。

热变：把沉淀物溶于pH 7.6，2.5μmol/L K2HPO4-KH2PO4缓冲液中，加热到55～65℃，恒温20min，然后迅速冷却到室温，离心收集上清液，弃去沉淀物。在上清液中加入等体积的冷丙酮，静置30min，离心分出沉淀，脱水干燥即得粗品SOD，可用于化妆品或食用。

分离纯化：把沉淀溶于pH 7.6，2.5μmol/L K2HPO4-KH2PO4缓冲液中，用离心法除去杂质；上清液上DEAE-SepHadexA-50柱，用2.5～50μmol/L K2HPO4-KH2PO4缓冲液中进行梯度洗脱，收集具有SOD的活性峰。将洗脱液装入透析袋中，在蒸馏水中透析，超滤浓缩透析液，然后冷冻干燥即得精品。

2.血红蛋白加工

血红蛋白存在于动物血液的红细胞中。血红蛋白的含量以每100mL血液中所含的质量（g）表示，各种成年畜禽的血液中，血红蛋白的含量为7～15g，正常情况下，每1g血红蛋白能与36mL的O2结合，所以100mL的血红蛋白约有200mL的O2。一般来说，血液中的红细胞数量多血红蛋白的含量也就高，但血浆中的血红蛋白含量受年龄、性别、季节、环境变化及饲料等因素影响。如海拔2500m以上的高原地带动物的血红蛋白比平原动物高，饲料条件好的血红蛋白含量也高。畜禽血液综合利用时，易产生一种特殊的“腥味”，主要由红细胞的碎片所产生，有些消费者难以接受。另外，血红蛋白加入产品后易呈暗棕色，影响产品的感官色泽。因此，血红蛋白加工中的脱色工序是技术关键。

（1）物理脱色法　由于珠蛋白每条肽链以非极性基结合一个血红素，当血红蛋白在水中加热时，珠蛋白变性，并释出血红素，进而氧化血红素形成氧化型血红素，呈暗棕色。在1974年Smirnitskaya等利用凝固的乳蛋白来隐藏血红素。1975年Zayas采用经超声波处理的脂肪化法，其主要是基于分散的脂肪颗粒，具有光散射作用，但该方法不能完全将加工后的产品色泽隐去，限制了在血红蛋白脱色中的应用。

（2）蛋白酶分解法　利用蛋白分解酶将珠蛋白与血红素分开。在该过程中，释放出的血红素因具有疏水性而聚合成微粒，珠蛋白分解成肽态和氨基态，可用超滤或离心法将珠蛋白同血红素分开。蛋白酶分解法有多种，常用的酶有Alcase和Proteinase AP114。前种酶水解率一般在8%～20%，产品得率为78%～85%。该分解法不能完全消除色泽，而应辅以活性炭或硅藻土来吸附以除去色泽和不良气味。另外，也有采用使pH达2.5的含血红素的蛋白酶的溶解液离心，分离出血红素，再用H2O2来氧化残留在珠蛋白中的血红素。所以采用蛋白酶分解法辅以除臭吸附工艺是可行的。但分离最终产物的工艺复杂，使产品价格提高。

（3）氧化破坏血红素　在畜禽正常体内，血红蛋白可被氧化破坏形成无色物质。如采用H2O2作为氧化剂，氧化脱色或采用臭氧氧化脱色。虽然这两种方法可十分有效地破坏血红素，但红细胞中的内源性过氧化氢酶的活力将抑制H2O2的氧化作用，必须使该酶失活。常用的方法是在加入H2O2之前，将溶血红细胞加热到70℃。过氧化氢酶也可在常温下，用弱酸或弱碱水溶液使其灭活。H2O2的使用浓度，常为血液量的0.3%～1%，反应温度是50～70℃，其氧化过程可在常温下进行，避免了H2O2对珠蛋白功能、特性和营养价值的影响。

（4）吸附脱色法　该法是在酸化的血红蛋白溶液中加入吸附剂，吸附血红素，并将其同珠蛋白分开。常用的有活性炭、羧甲基纤维素（CMC）、硅质酸、二氧化锰，作为吸附剂进行比较，认为活性炭效果最好，再用等电点沉淀法将珠蛋白从纯化的溶液中分离出来。目前工业化生产主要利用CMC稀释液加入溶血的红细胞溶液中，结合生成CMC血红素复合物，经离心沉淀分离。提取出的蛋白质的纯度，可用蛋白中的二价铁的浓度反映出来。CMC法提取的珠蛋白含二价铁量少于丙酮法。

（5）综合脱色法　综合脱色法是一种有效利用畜禽血液的较科学的方法。该方法首先用加热和亚硫酸氢钠对血液处理，使红细胞发生溶血，红细胞破碎，释出血红蛋白，同时该过程还可以破坏血液中的过氧化氢酶，以免影响后续的氧化剂氧化脱色处理，然后用酸性丙酮碎解，使珠蛋白和血红素之间配位键断裂。通过抽滤，滤去血红素，得到灰白色的全血蛋白颗粒，实现初步脱色的效果，血红素滤液通过酸性丙酮蒸馏回收处理，得到高纯度的血红素。已脱去血红素的蛋白颗粒，由于已破坏了过氧化氢酶，用少量的过氧化氢处理，即可达到脱色的目的，得到淡黄色的血粉颗粒，经40℃干燥粉碎后，即为高蛋白食用血粉，此产品蛋白质含量高达70.17%，血红素纯度含量达73.75%，其中含铁量9.44%。该方法与其他方法相比，工艺简单，成本低，便于实用。

（二）动物油脂的综合利用(www.chuimin.cn)

动物油脂是指以构成动物有机体的脂肪组织所提炼出的固体或半固体脂类，其主要成分是棕榈酸、硬脂酸的甘油三酯。油脂主要集中于脂肪组织和内脏中，如猪脂、牛脂、羊脂等，还有少量存在于骨髓中。我国动物油脂的产量呈逐年上升的趋势由于动物油脂胆固醇含量高，不宜大量食用，但价格低廉、来源广泛、饱和脂肪酸含量高，因此广泛用作饲料、化工原料以及制造硬化油、肥皂、甘油、润滑油和制革工业及药品和其他特殊工业用料。

1.羊油制取透明香皂

羊油制取透明香皂，其天然动植物高级脂肪酸含量达40%，味香润滑，不溶于水，去污力较强，用作洗涤剂。

（1）工艺流程：

（2）工艺要点：

①原料的选择与处理：利用羊油制取透明香皂所用的主要原辅料有：羊油、椰子油、氢氧化钠、乙醇、纯甘油、蔗糖、香精、着色剂等。选择90份羊油与100份椰子油混合，直接用火加热至80℃，趁热过滤，注入皂锅中。

②皂化：加入80份蓖麻油，搅拌下快速加入由147份32%的氢氧化钠与40份95%乙醇组成的混合液，控制料液温度为75℃，皂化完全时，取样滴入去离子水中，如清晰表明皂化完全，停止搅拌，加盖，保温静置30min。

③加纯甘油、蔗糖和配料：静置后，在搅拌的情况下加入15份纯甘油，搅匀加入85份蔗糖液（溶于80℃清水中）搅匀，取样检验，氢氧化钠浓度应低于0.15%，合格后，加盖静置。当温度降至60℃时，加适量香精及着色剂，搅匀，出料。

④成品：将料液冷却至室温，切成所需大小，打印标记，用海绵或布蘸乙醇轻轻揩擦，使块皂透明，然后包装，得成品。

2.猪油脚制备油酸

油酸是十八碳、含一个双键的脂肪酸，原料来源广泛，可以从猪皮油、骨油、菜籽油和猪油下脚料（油脚）中提取，可用于制取油墨、复写纸、圆珠笔油，合成尼龙，制造农药乳化剂、纺织助剂、矿物浮选的捕收剂、塑料生产中的润滑剂和脱模剂、纺织工业中作为印染助剂和溶剂等，具有广泛的用途。猪油脚制备油酸所用原料为：猪油脚、氯化钠、硫酸、烷基苯磺酸。

（1）工艺流程：

（2）工艺要点：

①水解。将油脚加入搪瓷缸中，加入等量的清水，搅拌下用浓硫酸调节pH 2左右，再加入3%烷基苯磺酸，加热至100℃，保温反应12h，静置1h，待油水分层后，弃去水，油液可再加水，加1.5%烷基苯磺酸，在100℃条件下搅拌水解8h，静置，弃去下层水溶液。

②水洗。将水解后的油酸加热到95～100℃，加入油量90%的氯化钠水溶液（水温100℃、溶液含量5%），搅拌水解20min，静置1h，弃去下层水溶液，再按同法洗两次，直至洗出废水呈中性。

③脱水。将上述油液在95～100℃条件下，保温脱水3h左右，等油面上无水气产生时停止加热，即得粗脂肪酸。

④减压蒸馏。将粗脂肪酸在100～110℃条件下蒸馏在残压0.7～1.3MPa下，温度190～260℃可馏出脂肪酸，继续升温，直至达260～270℃，可馏出含粗脂肪酸85%左右的混合脂肪酸。

⑤分离。将混合脂肪酸冷却到5℃左右，等固体脂肪酸结晶完全后，装入布袋中，每袋装0.5kg左右，封口，平整地放在压榨机上，要求轻压、勤压，使压力缓慢升高，保持油酸细流不断，最终压力为10MPa，使油酸滴干为止，收集油酸，即为产品。

（三）畜禽脏器的综合利用

畜禽内脏包括心、肝、胰、脾、胆、胃、肠等，我国畜禽脏器产量较高，脏器中很多虽然不能食用，但可以从中提取出各种有效的生物化学成分，作为食品添加剂或应用到医药业。猪、牛、羊等畜禽类的肺、胰、胸腺、小肠黏膜、肝脏中存在酶类、肽类、多糖类与脂类物质，这些生理活性成分是生化制药的主要原料，但是由于提取技术相对落后，市场上此类产品数量少，价格较高，供应不足。利用畜禽副产品进行生化制药，是与现代生物科技紧密结合的一项产业，已成为畜禽内脏产品开发的方向之一。

利用畜禽脏器可以开发多种生化制品。胰含有淀粉酶、脂肪酶、核酸酶等多种消化酶，可以从中提取高效能消化药物胰酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、糜胰蛋白酶、弹性蛋白酶、激肽释放酶、胰岛素、胰组织多肽等，用于治疗多种疾病。肝脏可用于提取多种药物，如肝精、水解肝素、肝宁注射液等。心脏可制备许多生化制品，如细胞色素、乳酸脱氢酶、柠檬酸合成酶、延胡索酸酶、谷草转氨酶、苹果酸脱氢酶、琥珀酸硫激酶、磷酸肌酸激酶等。猪胃黏膜中含有重要的消化酶，利用它可以生产胃蛋白酶。从猪脾中可以提取猪脾核糖、脾腺粉等。猪、羊小肠可做成肠衣，剩下的肠黏膜可生产抗凝血、抗血栓、预防心血管疾病的药物，如肝素、肝素钙、肝素磷酸酯等。猪的十二指肠可用来生产治疗冠心病的药物冠心舒、类肝素等。猪、牛、羊胆汁在医药上有很大价值，可用来制造粗胆汁酸、脱氧胆酸片、胆酸钠、降血压糖衣片、人工牛黄、胆黄素等几十种药物。利用畜禽脏器制取生化制品的主要提取方法有盐溶液提取、酸溶液提取、破碎提取和有机溶剂提取等；分离纯化方法主要有超声、盐析、离心、透析、膜分离、层析等，其中一些传统技术也已广泛应用于工业化生产。

（四）畜禽皮骨的综合利用

畜禽屠宰后剥下的鲜皮，在未经鞣制之前称为生皮，制革学上称为原料皮；生皮经脱毛鞣制而成的产品称作革，而带毛鞣制的产品称为毛皮。目前，畜禽皮主要供给制革业，作为制革工业的原材料，并最终制作成高附加值的各类皮具等皮制品。随着生物技术的发展，畜禽皮类目前还可用于生产明胶、胶原蛋白及寡肽，用于饲料工业、提取混合脂肪酸以及相关的食品。

骨在动物体中占体重的20%～30%，是一种营养价值非常高的肉类加工副产物，它含有丰富的营养成分，主要为蛋白质、脂肪、矿物质等。近年来，随着人们对肉类食品消费量的增多，畜禽骨也在大量的增加，我国每年产生的骨头就有1500多万吨，由于骨头价格低，储存不便，因而往往废弃，或加工成骨粉添加到饲料中，造成极大的浪费和污染。目前我国已开发利用畜禽骨生产出了骨胶、明胶、骨油、食用蛋白质、肥料和工业用的各种磷酸盐等产品。

（五）畜禽羽毛的综合利用

我国的角蛋白资源极其丰富，尤其在现代农业中，大规模的家禽养殖产生了大量的角蛋白废物，其中羽毛废弃物产量最多，年产量达70多万吨。据测定，羽毛角蛋白的粗蛋白含量约在80%以上，氨基酸含量在70%以上，还含有常量元素、微量元素、维生素以及一些未知生长因子。由于羽毛中半胱氨酸含量很高，超过鱼粉6倍多，而半胱氨酸与甲硫氨酸同属含硫氨基酸，在代谢过程中可以代替50%的蛋氨酸，因此在饲料中添加一定量的羽毛蛋白饲料，可较好地补偿原饲料中甲硫氨酸的缺乏。