作为21世纪的食品制造方法，对生物反应器系统寄予着很高期望。采用生物反应器系统，对于促使开发新功能食品和发酵食品的制造方法的合理化、现代化，是必不可少的。
日本食品制造业，1983年产的产品为27兆日元，在制造业中占第三位，其比率约占11%。但是增值率提高较少，仍然处于较低水平，研究经费比例与其他产业相比也属低水平。为促进食品产业技术开发，振兴食品制造业，农水省从1982年起，推行多种行业组成的民间企业进行共同开发研究。
本文就其中从1984年度开始的“开发食品产业上的生物反应器系统”工作，介绍其最新研究成果，开发上存在问题及有关计划。
所谓生物反应器，有人指包括发酵罐，把酶固定在不溶性载体上，也有人指仅把酶装置化，等等。
开发反应器本身是较困难的，受以下两个条件制约：（1）作为“生产设备”的酶等，不是使用后舍弃，而必须可以再利用。（2）作为目的反应产物须能连续获得。
开发制造食品用的生物反应器意义
目前开发的微生物、酶生物反应器，有以下特点：
①反应在常温常压下进行（可避免食品不稳定成分变质）。②反应特殊（与化学反应相比，可抑制副产物产生）。③可以连续生产所需的成分（获得一定量的产物，与间歇法相比设备容量小即可）。④若能获得生产新产品酶，就缩短了至大批量生产技术的加工准备时间。
此外，从围绕日本食品制造业利用微生物领域看：
1）在消费者的健康意向提高情况下，对食品更加要求具有增强肠胃作用、低热量和易消化等功能，因此，新开发这些食品，在于不能考虑摆脱微生物、酶的参与状况。
2）在酱油、食醋等日本传统的酿造食品制造领域，以高度的微生物利用技术为自豪，但需要大规模生产设备，难于灵活地适应于近年来多品种小批量生产状况。
为突破这种状况，谋求生产的合理化、多样化，对定型生物反应器技术，食品制造业和设备制造厂等期待感十分强烈。
生物反应器系统开发现状及最近主要成果
“开发食品产业上生物反应器系统”工作，在东北大学教授一岛英治、农水省食品综合研究所食品工程部长贝沼圭二为首的专家支持下，日本于1984年度成立了由食品生产部门、酶生产部门以及加工机械制造行业等54个公司参加的“食品产业生物反应器系统技术研究协会”，以推进其开发工作。
本工作分为碳水化合物，蛋白质，氨基酸、有机酸及脂肪四个部分，20个开发研究课题。在大学、国立试验研究机构等专家的指导下，制定了各种酶的分离、精制，酶的固定化，生物反应器的试制、生物传感器的开发以及品质评价标准工作，按年度规划进行。
有关制定品质评价工作，不限千生物反应器，采用新技术制造食品时，制作工艺及确保产品的卫生性是很重要的，1986年追加了这项工作。
下面，简要介绍一下截至1986年度的主要成果。
① 葡糖 – α - 环状糊精的制造
环状糊精具有使油粉末化、保持香味等作用，也可用于食品制造方面，缺点是对于水的溶解度小，而带葡萄糖基的葡糖 – α - 环状糊精（G-a-CD）水溶性高。
该课题是采用生物反应器制造葡糖 – α - 环状糊精，而起核心作用的环状糊精葡糖转换酶若被固定化，则活性在一周时间内就降低了，是难以解决的关键问题。
如果固化在这次开发的聚缩水甘油甲基丙烯酸酯上，经45天以上其活性几乎不降低，效率也提高了20倍以上。
② 低聚糖的制造
麦芽低聚糖是各种淀粉食品防老化、保湿性能优良，可用作各种淀粉食品的性能改良剂等，采用生物反应器，制造近年来需要量提高的麦芽低聚糖的产量是本研究课题目的。
将从麦芽低聚糖生产菌株的变异种里调制得到的酶固定化，采用装备了新开发的生物传感器的台式标度生物反应器、试验结果与原来的间歇法相比，可以提高酶利用率5 ~ 6倍。
③ 用小麦谷朊制造食品原料
以与动物性物质相比，乳化性与起泡性等性能差的植物蛋白质之一小麦谷朊为原料，用生物反应器制造乳化性、起泡性优良的蛋白质原料是本课题目的。
小麦谷朊的蛋白质由于是巨大分子，用固化酶与活性酶相比，由于立体障碍，降低了反应率，但经预加热、还原处理，经一周连续运转，可从400升的谷朊溶液里获得10千克白色的部分分解物。
④ 制造功能性蛋白质（血液）
血液的血球部分，因色泽差等原因，在日本没有利用，本课题目的是用生物反应器制造起泡性、乳化性良好蛋白部分分解物。
用来源于曲霉的固化蛋白酶处理，经脱色，获得了水溶性、起泡性良好的部分分解物。
⑤ 分解鱼蛋白质
以制水产品罐头时产生的副产品鱼煮汁为原料，用生物反应器制造调味品为本课题目的。用丹宁壳质胶体上的固化酶处理新发现的蛋白酶，获得了味道较理想的部分分解物。
⑥ 制造熟成白酱油
白酱油由于不进行熟成，残留原料曲臭，采用生物反应器制造无曲臭、有香气的改良了的白酱油以及不用曲的白酱油风味调味料为本课题目的。
用固化肽酶消化处理小麦、大豆等蛋白质，可以高效率地生产出味道鲜美为主要成分的谷氨酸。此外，采用从耐盐性和耐热性良好的酵母里获得的固化谷胺酰胺酶处理，获得了与原来的白酱油相比，谷胺酸多4 ~ 6倍的生成物。
⑦ 大豆卵磷脂的改性
本研究课题目的是以大豆卵磷脂为原料，用生物反应器制造即使对含钙盐等浓度高的食品，也可以高效率乳化的乳化剂。
乳化盐类浓度高的食品，用磷酰甘油（PG）较好，但由于大豆磷脂里含量甚微，采用从数千种微生物里筛选出的磷脂酶D对大豆卵磷脂进行改性，得到了质量良好的生成物。
开发生物反应器今后的课题
开发制造食品用的生物反应器工作，到1987年底已申请专利61件，为确立实用的制造技术，今后应该解决的课题有以下几点：
① 为提高经济效益的技术课题
· 开发活性率高的酶和开发大批量调制方法。
· 开发活性强、半衰期长的固化法
· 开发精制、浓缩等顺流技术
② 确保卫生性技术课题
· 开发用于食品制造的载体等
· 改进系统的清洗方法
· 开发耐热、耐酸性酶。
现就采用生物反应器制取所要获得的目的物顺序进行概要说明。为提高经济效益，开发占制造成本约50%的酶的廉价大批量制造法，提高已获得酶的半衰期为首要课题，也是本工作开发焦点。
此点，根据酶的相类，采用原来的固化法也有同时提高活性发现率和半衰期的例子，但几乎所有情况都降低。尤其是在蛋白质方面，因立体障碍等原因，受其影响较大。生物反应器就不受酶固化约束。
为确保卫生性，防止杂菌污染措施为首要课题。生物反应器的优点是可以在常温常压下运转，但在防止杂菌污染措施上欠佳。因此，要求对产品有严格的微生物管理的制造食品用的生物反应器就极为重要。
它是当前在改善CIP（就地清洗）等方面要采取的工作，在排除杂菌繁殖条件下，能运转生物反应器，被认为是从根本上解决问题的措施，此点从1987年度新开始了耐热性、耐酸性酶的开发工作、
③ 实施安全评价
生物反应器就是在生物工艺学领域应用尖端技术的新的食品制造法，作为其目的的最终产品及原料并不脱离原来的食品范畴。
然而，广大消费者对新技术，特别是有关食品新技术极为敏感。在开发制造食品用的生物反应器的实用化技术方面，必须充分考虑这点。该工作从1986年度开始，添加了品质评价标准筹备制定工作，从确保卫生性这一观点出发，开发与并行开展评价酶及其供给源、原料、生物反应器容器，以及固定化载体和固定化材料等。
与开发生物反应器相关的计划
此项工作要解决食品制造业具有的共性课题。
1.通过付与酶耐热、耐酸性等各种功能，以提高生产率和确保卫生性；2. 开发精制、浓缩等顺流低成本技术。这些都与开发生物反应器系统有密切关系，可以认为对食品制造上的其他技术领域同样是重要课题，以下计划分别作为单独工作进行。
这些开发课题如果成功，将对生物反应器的优化是一大贡献。
① 开发食品产业的酶功能转换技术（1987年 ~ 1991年）
该技术开发是以改良酶的基质、反应特异性及耐热、耐酸性，提高生产率、卫生性为目的的工作，于1987年7月成立了“食品产业酶功能转换技术协会”，参加研究的有12个企业，分为6个课题，在大学等有关专家指导下进行。
② 开发食品产业上高分离系统（1988年 ~ 1991年，正在预算中）
本工作受到近年来保健食品意向影响，对食品原料也加强了精良化要求，打算通过食品制造、化学业设备制造厂商等不同行业，开发食品原料精良化的分离技术。
[食品开发（日）1987年第22卷，11期]