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用现代生物技术改造啤酒工业

2019-03-16 06:30:56

用现代生物技术改造啤酒工业_酒类专题_产业经济

国内外许多科学家早就预言:“21世纪将是生物学世纪”,现代生物技术破认为是高新技术的核心。啤酒行业的基础是传统生物技术的延续和完善,在长期发展过程中,其生产规模不断扩大,特别是到了20世纪50年代以后,啤酒产量一年一个台阶,1998年全世界啤酒产量达到了1.5亿吨。啤酒产量的急剧增长满足了人们生活所需的同时,也面临着一些啤酒工业自身无法克服的难题,比如:粮食需求越来越大、能源消耗越来越多、环保问题越来越突出等,因此,从某种意义上讲,以传统生物技术为核心的啤洒酿造业的快速发展,也加剧了对人类生存资源的掠夺。21世纪的啤酒工业如何实现可持续发展,现代生物高新技术或许可以给我们一个满意的答案。 传统的生物技术侧重于对生物体的利用,比如,啤酒业对啤酒酵母、糖化酶的利用;而现代生物技术侧重于对改造后的生物体的利用。具体地讲,现代生物技术就是以生命科学为基础,利用生物体的特性和功能,设计构建具有预期性状的新物种和新品系,再与工程原理相结合进行配套加工生产,为社会提供商品和服务的一个综合性体系。现代生物技术的核心是基因工程、细胞工程、发酵工程、生化工程、酶和蛋白质工程等等。应用现代生物工程技术改造传统的啤酒产业是啤酒工业发展的大趋势。 那么,现代生物技术在啤酒工业中的应用主要在那些方面呢? 1、研究利用粮食的替代品酿造啤酒 一个可耕土地相对贫乏的国家,节约粮食始终在我国经济发展中具有极其重要的战略意义。啤酒工业是一个耗粮大户,若按每吨啤酒耗粮200公斤计算, 1998年我国啤酒产量为1987.67万吨.则消耗了近400万吨的粮食。研究利用粮食的替代品酿酒是啤酒工业面临的一个有重大意义的课题。 基因工程技术是指体外操作基因,通过无性繁殖和基因表达获得人们所需的核酸、蛋白质和生物新品种以及新的工程菌株。利用粮食替代品酿造啤酒当纤维素。纤维素是自然界存量多的有机物,仅就谷物秸杆一项,我国每年就有3亿吨以上。某些真菌如平菇、香菇,金针菇、黄曲霉、红曲霉,米曲霉等对纤维素有很强的转化功能,如果利用现代基因工程技术将这些真菌中控制纤维素酶合成的基因分离出来,并将它转移到啤酒酵母中去,使啤酒酵母也具备利用纤维素产酒精的能力,这样就可以利用纤维素原料代替麦芽、大米等来酿造啤酒了。 2、研究利用新型工程菌治理啤酒“三废” 21世纪的人类同样面临着两大问题:一个是生存,一个是发展。要生存必须解决粮食问题,要发展必须解决环保问题。啤酒生产过程中产生的废弃物也是惊人的,有酒糟、标碴、瓶碴、废酵母、废水等。就废水而言,一个年产30万吨啤酒的中型啤酒厂,一年的废水排放量就达700万吨以上,而建一个年处理700万吨的污水处理厂,投资至少是1000万元,这还不包括每年的运行维修费用。啤酒废水的成份相当复杂,我国目前所普遍采用的活性污泥射流曝气法处理啤酒厂废水,仅仅处理掉了其中一部分有机物,而对苯类、酚类、Cl —、Na、 Cu2等有害无机物基本上没什么作用,近几年来,人们借助细胞工程、基因工程等现代生物技术,创造出有特殊功能的新型微生物品种,它们有能消化海面上石油污染的“石油菌”.分解毒性很强的金属汞化物的新型耐汞细菌,分解农药DDT的“DDT菌”,分解酚类、氰类的工程菌等应运而生。将来人们一定会创出专门适合处理啤酒废水的“啤酒菌”,创造出专门适合处理啤酒糟、标碴的“糟碴菌”等等,从而彻底解决啤酒“三废”问题。 3、研究改进啤酒酵母菌 啤酒消费的高峰期是夏季,而啤酒酥母菌发酵温度却要求低温,这需要大量的能源,节约能源也是啤酒业的一个现实课题。今后啤酒工业在开发新的酵母菌资源方面,重点是研究开发各种极端条件下的酵母菌,比如:耐高温啤酒酵母,即可在常温下进行正常发酵的啤酒酵母:嗜杀活性广泛的啤酒酵母,即可在发酵过程中淘汰野生的酵母,防止污染,实行纯种定向发酵。 另外,还可通过基因工程改良、创造、选育啤酒酵母新菌株,例如:我国及亚洲国家均存在着啤酒酒体稳定性的问题,而引起成品啤酒凝集和混浊现象的主要是一葡聚糖,木霉内有一葡聚糖裂解酶基因,若将它克隆到啤酒酵母中,就可改变成品酒的感官指标。再如:H2S是影响啤酒风味的一种成分,有些酵母不产H2S,若将这些基因转移到优良的啤酒酵母并整合到染色体上,这样不仅使H2S浓度大大降低,而且还可抑制甲硫酵和乙硫醇的产生,从而改善啤酒的风味。 4、研究改造啤酒的传统生产方式 一提到啤洒厂,人们首先联想到的是热气腾腾的糖化炉、一排排高耸入云的发酵罐。随着现代生物技术的应用,将来的啤酒厂或许见不到这些设备了,而这一切要得益于固定化酶和固定化细胞技术的日益成熟及大规模应用。所谓固定化技术就是把糖化酶及啤酒酵母细胞通过物理或化学方法束缚在一些经过处理、疏松并具有微小孔隙的固体物质上,如陶瓷、玻璃、木炭、纤维等。制成十分经济、几乎不占空间的啤酒生物反应器。这样,原料从生物反应器的一边流进来,生物反应器的另一边流出的则是啤酒。啤酒生产周期将缩短,产品质量、理化指标、卫生指标将提高,能源消耗将大幅度减少。 现代生物高新技术在啤酒工业中的应用不仅仅只有这几个方面,它还在开发新型酶制剂、制取生物提纯膜、混合菌株酿造啤洒等许多方面均可研究并利用。就像20世纪大规模应用微电子技术、自动化技术给啤酒工业生产注入了新的生机一样,可以预计,随着生物高新技术的研究及应用越来越深入,啤酒酿造这一有古老历史的产业将焕发出青春。


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