食品生物技术导论绪论

徐金瑞食品科学学院引言

一、概述第一章绪论化学工程、机械工程、控制工程、环境工程与人类健康、农业、资源、能源、环境有关基因、细胞、有用物、个体或个体一局部植物学、动物学、遗传学、分子生物学、微生物学等粮食、医药、食品、能源、金属等生命科学工程科学研究领域基因工程细胞工程酶工程发酵工程别离工程蛋白质工程效劳领域人类健康农业资源能源环境食品化学设备Biotechnology化学工业

生物生理学分子与细胞生物学遗传学

生物化学

微生物学

能源与环

境管理农业

食品

疾病诊断

商业应用

健康与制药

食品

世界上第一只转基因动物荧光树转基因抗虫棉和普通棉荧光鱼A—带有人生长激素基因的白鼠

B—正常白鼠环境监测：

基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染物。1吨水中只有10个病毒也能被DNA探针检测出来美欧日生物产业构成比例应用人工方法把生物的遗传物质(DNA)别离出来，在体外进行切割、拼接和重组。然后将重组的DNA导入某种宿主细胞或个体，从而改变它们的遗传品质；或者使新的遗传信息在新的宿主细胞或个体中大量表达，以获得基因产物(多肽或蛋白质)。操作对象基因切→接→转→增→检基因克隆操作环节新性状、新产品细胞内DNA分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段

①②③④⑤⑥①从细胞中分离出DNA②限制酶截取DNA片断③分离大肠杆菌中的质粒④DNA重组⑤用重组质粒转化大肠杆菌⑥培养大肠杆菌克隆大量基因〔二〕细胞工程〔CellEngineering〕操作对象细胞培养、增殖、改造细胞操作环节新性状、新产品细胞或其组成局部和构成的组织、器官等，如染色体、细胞核、原生质体、整个细胞、受精卵、胚胎、组织或器官〔三〕酶工程〔EnzymeEngineering〕操作对象

酶酶的固定化、别离纯化及改造操作环节酶制剂由生物活细胞产生的生物催化剂〔四〕发酵工程〔FermentationEngineering〕操作对象

微生物

发酵培养操作环节产品产物真菌、细菌、放线菌等发酵工程生产产品流程简图举例：酒精类饮料、醋酸和面包胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料氨基酸、香料、酶、维生素和单细胞蛋白等。〔五〕蛋白质工程〔ProteinEngineering〕是指在基因工程的根底上，结合蛋白质结晶学、计算机辅助设计和蛋白质化学等学科的根底知识，通过对基因的人工定向改造等手段，从而到达对天然蛋白质进行修饰、改造、拼接以产生能满足人类需要的新型蛋白质或设计制造新的蛋白质。1965年，我国合成出世界上第一个人工合成的蛋白质——胰岛素。操作对象蛋白质

对应基因的修饰和合成操作环节蛋白质定向改造DNA→RNA→蛋白质具有优良特性的蛋白质分子操作对象

目的产物别离、纯化操作环节纯品？〔六〕生物别离工程〔SeparatingandPurifyingEngineering〕改造的食品原料特征：〔1〕抗病、抗虫、抗除草剂和抗旱性等作物美国农业部已经批准生产的转基因农作物有七大类35种，其中仅两种抗病番木瓜，就挽救了美国夏威夷番木瓜产业。抗虫和推迟成熟的西红柿，可减少化学农药的使用和依赖性，减少环境污染、运输损失。我国已批准商业化生产有六项，涉及食品的有三项，包括抗黄瓜花叶病毒甜椒、抗黄瓜花叶病毒番茄，转基因耐储藏番茄；我国第一个商品化生产的转基因耐储藏番茄在室温下储藏56天，好果率达70％以上。转基因抗虫水稻抗卷叶病毒转基因马铃薯转基因耐藏番茄〔左〕和普通番茄〔右〕〔2〕速生高产生物如我国正在田间试验中的超级水稻、转基因鲤鱼、高产奶量的转基因试管牛等。世界杂交水稻之父－袁隆平

“超级杂交稻”－“东方魔稻”，平均926.6kg/亩第五大发明，“第二次绿色革命”，世界性饥饿问题有专家替我们算了一笔帐：转基因水稻可以使农民少用80%农药，增产6%～8%，农民每公顷平均增收676元，如果全国90%地区种植转基因水稻，粮价将必然下降，社会福利每年增加41亿美元。更直接一点的说法就是：转基因水稻晚推广一年，我们就等于放弃了每年200亿的收入。2.食品加工过程和食品品质的改进上述研究工作的意义：2〕实现重要产品的高水平、低本钱生产〔2〕应用于食品酶制剂的生产据统计，全球70％以上的食品级酶制剂是用转基因微生物生产的。转基因微生物生产酶有许多优点，如产量高、品质均一、稳定性好、价格低等。第一个应用于食品上的基因工程酶为凝乳酶〔Chymosin〕，它是制造干酪过程中起凝乳作用的关键酶，传统来源是从小牛皱胃液中提取。近20年来用基因工程菌发酵生产的食品酶制剂主要有：凝乳酶、α-淀粉酶、葡萄糖氧化酶、葡萄糖异构酶、转化酶、普鲁多糖酶〔茁霉多糖酶〕、脂肪酶、α-半乳糖苷酶、β-半乳糖苷酶、α-乙酰乳酸脱羧酶、溶菌酶、碱性蛋白酶等。3.植物食品基因工程进展目前食品基因工程的研究主要集中在食品的蛋白质工程、碳水化合物工程、油脂工程、贮藏保鲜工程等方面。普通河套哈密瓜（储藏期7~10天）转基因河套哈密瓜（储藏期2个月）4.动物食品基因工程进展转基因斑马鱼发红色荧光的转基因鱼转基因小鸡5.发酵工程在食品工业中的应用发酵类型：5种类型(1)微生物菌体发酵〔2〕微生物酶发酵〔3〕微生物代谢产物发酵〔4〕微生物的转化发酵〔5〕生物过程细胞的发酵人类利用微生物的发酵作用制造食品的历史悠久，产品种类繁多：

各类调味品：如酱油、醋、味精、豆腐乳等。酒类产品：如白酒、啤酒、葡萄酒等。各类焙烤食品：如面包等。各种发酵饮料：如酸奶等。发酵香肠、酸泡菜等。经发酵作用后，食品的色、香、味发生变化，更富有营养。利用微生物的代谢产物作为食品添加剂或生产原料，主要包括以下添加剂：酸味剂：柠檬酸、醋酸、乳酸、葡萄糖酸等。增稠剂：黄原胶调味剂：谷氨酸钠〔味精〕色素：红曲色素、核黄素、抗菌素：乳酸链球菌素。生产单细胞蛋白：单细胞蛋白指利用富含蛋白质的藻类、微生物进行大规模培养，并从中提炼出的蛋白质。各种食用菌：如香菇、金针菇等开展微生物保健食品：如：双歧杆菌饮料、酵母片剂、乳制品等微生物医疗保健品。食用菌的投入与产出比高出其它经济作物；易于实现产业化；可采用固体培养，也可实行液体培养，还可混菌培养；得到的菌体既可研制成产品，还可提取有效成分，用途极其广泛。3〕提高粮食品质美国威斯康星大学的学者将菜豆储藏蛋白基因转移到向日葵中，使向日葵种子含有菜豆储藏蛋白。4〕生物固氮，减少化肥使用量在缺氮的土壤中生长的无根瘤和有根瘤大豆植物2、人类健康：提高生命质量、延长人类寿命1〕开发制造奇特而又贵重的新型药品1977年，美国首先采用大肠杆菌生产了人类第一个基因工程药物--人生长激素释放抑制激素2〕疾病的预防和诊断

1998年初，美国食品和药物管理局〔FDA〕批准了首个艾滋病疫苗进入人体试验。DNA探针，主要用来诊断遗传性疾病和传染性疾病。3〕基因治疗1990年9月，美国FAD批准了用AIJA〔腺苷脱氨酶〕基因治疗严重联合型免疫缺陷病(一种单基因遗传病)，并取得了较满意的结果。恶性肿瘤、遗传病、代谢性疾病、传染病等90个基因治疗方案通过FDA审查；我国血友病、地中海贫血、恶性肿瘤等多个基因治疗方案正在实施中。照片中女孩是世界上首例基因治疗的受益者，因其缺乏腺苷脱氨酶，免疫力极差，四岁时接受基因治疗，目前非常健康。人类基因组方案〔HGP〕1986年美国生物学家诺贝尔奖获得者Dulbecco首先建议，全世界的科学家联合起来从整体上研究人类的基因组，分析人类基因组的全部序列以获得人类基因所携带的全部遗传信息。该项工作的完成，可使人们深入认识许多困扰人类的重大疾病的发病机理。该方案1990年10