生物技术与食品

8生物技术与食品学习目的食品工业是生物技术应用的重要领域，掌握现代生物技术在食品领域中的主要应用。认识基因工程、发酵工程、细胞工程、酶工程及蛋白质工程与食品产业的关系和发展趋势；认识生物技术在单细胞蛋白、饮料与食品添加剂等食品生产加工过程中的重要作用；了解转基因生物反应器在食品领域中的应用以及现代生物技术与食品安全等内容。8.1.1单细胞蛋白（singlecellprotein,SCP）蛋白质的需求单细胞蛋白（SCP）的生产SCP的可接受程度及其毒理用微生物生产SCP的优点在最佳条件下，微生物能以惊人的速率生长，有些微生物的生产量每隔0.5～1h增加1倍。微生物比植物和动物更容易进行遗传操作；它们更适宜于大规模筛选高生长率的个体，更容易实施转基因技术。微生物有相当高的蛋白质含量，蛋白质的营养价值高。微生物能在相对小的连续发酵反应器中大量培养，占地小，不依赖气候。微生物的培养基来源很广泛，低廉，特别是利用废料，如有些微生物能利用植物的“残渣”——纤维素作原料。

8.1生物技术与食品生产

生物技术与食品8生物技术与食品8.1.2食品和饮料的发酵生产酒精饮料奶制品蔬菜发酵（腌制）谷类食品发酵豆类发酵……

生物技术与食品8.1生物技术与食品生产8.1.3酶与食品加工

食品加工业中应用的酶大部分是来自特定的微生物，60%属于蛋白质水解酶类，10%属于糖水解酶类，3%属于脂肪水解酶类，其余部分为较特殊的酶类。

生物技术与食品8.1生物技术与食品生产食品加工业中的主要用酶工业酶酿造奶制品面包果蔬加工淀粉和糖α淀粉酶﹑β淀粉酶﹑蛋白酶﹑木聚糖酶﹑木瓜蛋白酶﹑淀粉转糖苷酶动物/微生物凝乳酶﹑乳糖酶﹑脂酶﹑溶菌酶α淀粉酶﹑木聚糖酶﹑蛋白酶﹑磷酸酯酶A和D﹑脂肪氧合酶果胶酯酶﹑多聚半乳糖醛酸酶﹑果胶水解酶﹑半纤维素酶α淀粉酶﹑β淀粉酶﹑淀粉葡萄糖苷酶﹑木聚糖酶﹑异构酶、支链淀粉酶﹑寡聚淀粉酶、纤维素酶

生物技术与食品8.1.3酶与食品加工8.1.4新型甜味剂

传统的和替代的甜味剂的甜度比较产品相对甜度

蔗糖55%高果糖浆Cyclamate安赛蜜(AcesulfameK)阿斯巴甜(Aspartame)糖精天丙甲酯Thaumatin蛋白1.01.450150200300~65020003000

生物技术与食品8.1生物技术与食品生产8.1.5其他食品添加剂

醋食用有机酸氨基酸和维生素低聚糖调味剂或调味增强剂

生物技术与食品8.1生物技术与食品生产利用生物技术，特别是发酵工程技术生产食品添加剂甜味剂中的木糖醇、甘露糖醇、阿拉伯糖醇、甜味多肽等；酸味剂中的L-苹果酸、L-琥珀酸等；氨基酸中各种必需氨基酸；增稠剂中的黄原胶、普鱼兰、茁霉多糖、热凝性多糖等；风味剂中的多种核苷酸、琥珀酸钠、香茅醇、双乙酰；芳香剂中的脂肪酸酯、异丁醇等；色素中的类胡萝卜素、红曲色素、虾青素、番茄红素等；维生素中的维生素C、维生素B12、核黄素、肉碱；生物活性添加剂中的各种保键活菌、活性多肽等防腐剂中的乳链菌肽、杀菌肽、爪蟾抗菌肽、防御素等。

生物技术与食品8.1.5其他食品添加剂8.1.6转基因食品

基因工程的应用

生物技术与食品8.1生物技术与食品生产即以DNA重组技术或克隆技术为手段，实现动物、植物、微生物的基因转移或DNA重组，以改良食品原料或食品微生物。如利用基因工程技术改良食品加工的原料、改良微生物菌种的性能、生产酶制剂、生产保健食品的有效成分等。通过转基因技术制造有利于人类健康的食品或有效因子。如低胆固醇肉猪、低胆固醇蛋和高特种微量元素蛋、人类血液代用品、高异黄酮大豆、高胡萝卜素稻米等。基因工程的应用

生物技术与食品8.1.6转基因食品8.1.7在农副产品深加工和综合利用方面的应用

选育和推广适宜贮藏加工的品种，以便向食品、医药行业提供更多易贮藏的工业原料；玉米的深加工和综合利用，为现有或有待开发的新产品提供充足的原料；肉、奶、水产品的加工利用和肉类保鲜方面，提高综合品质以及瘦肉、嫩肉和肥肉的综合利用；还有发酵乳制品、双歧杆菌发酵乳等新产品；分离提取水产品中有效成分，不断推出保健制品和药物制品；绿色食品添加剂的研制与开发，重点在防腐、抗氧化、保鲜、强化、复合添加剂等方面；麦秸、稻草、豆秸、木屑、枝叶、玉米秆、薯蔓等植物纤维素资源，通过生物转化，生产一些重要的生物产品。

生物技术与食品8.1生物技术与食品生产8.2.1酶工程在食品包装中的应用

葡萄糖氧化酶溶菌酶转谷氨酰胺酶

8.2.2基因工程在食品包装中的应用

PHAPHB8.2生物技术与食品包装

生物技术与食品8生物技术与食品8.2.3包装检测指示剂在食品包装中的应用

8.2.4生物信息技术在包装检测中的应用

生物技术与食品8.2生物技术与食品包装利用生物技术制造一种有利于食品保质的环境如葡萄糖氧化酶能除O2，延长食品的保鲜期，保持食品色、香、味的稳定性，被应用于茶叶、冰淇淋、奶粉、罐头等产品的除氧包装；溶菌酶能消除有害微物生的繁殖，而让某些有益菌得以繁殖，被广泛应用于清酒、乳制品、水产品、香肠、奶油、生面条等食品中以延长保鲜期。利用生物技术制造有特殊功能的包装材料包装纸、包装膜中加入生物酶,使其具有抗氧化、杀菌、延长食品反应速度等。利用生物技术改变食物贮藏方式和贮藏期如利用基因工程技术生产耐贮番茄等，延长货架期。

生物技术与食品8.2生物技术与食品包装8.3.1免疫学技术的应用

8.3.2分子生物学技术的应用

8.3.3生物传感器技术的应用

生物技术与食品8生物技术与食品8.3生物技术与食品检测

建立食品的质量检测方法，处理食品工业废水等如用固定化酶技术制备酶电极、酶试纸，可以快速简便地检测食品中的化学成分。利用基因工程的DNA指纹技术可以鉴定食品原料和终端产品是否掺假，检测谷物、坚果、牛奶中是否含有微量毒素。利用PCR技术可迅速检测是否为转基因食品。利用生物转化、厌氧发酵等方法处理食品工业废水，使BOD、COD大大降低，达标排放。

生物技术与食品8.3生物技术与食品检测8.4.1转基因食品的PCR检测

生物技术与食品8生物技术与食品8.4转基因食品的检测

聚合酶链反应(PCR)技术应用于转基因食品的检测，其敏感、快速、简便的特点是其他检测技术所无法比拟的。

8.4.2转基因食品的ELISA检测

生物技术与食品8.4转基因食品的检测转基因食品也可以通过转基因的表达产物——蛋白质进行检测，ELISA方法是检测转基因作物中的重组蛋白产物的常用方法。8.4.3转基因食品的生物芯片检测基因芯片具有高通量且能并行检测的优点,仅靠一个实验就能筛选出大量的各种转基因食品,被认为是最具潜力的检测手段之一。

生物技术与食品8.4转基因食品的检测8.5.1新时代食品工业呈现的新特点

食品生产模式发生“绿色位移”食品加工“重心前移”“食品安全”的内涵发生变化食品产业实现综合利用和零排放8.5生物技术与未来食品工业

生物技术与食品8生物技术与食品8.5.2现代生物技术在未来食品工业上的应用大力开发食品添加剂新品种

根据国际上对食品添加剂的要求，今后要从两个方面加大开发的力度，用生物法代替化学合成的食品添加剂，迫切需要开发的有保鲜剂、香精香料、防腐剂、天然色素等。要大力开发功能性食品添加剂，如具有免疫调节、延缓衰老、抗疲劳、耐缺氧、抗辐射、调节血脂、调整肠胃功能性组分。

生物技术与食品8.5生物技术与未来食品工业

发展微生物的保健食品

微生物食品有着悠久的历史，酱油、食醋、饮料、酒、蘑菇等属于这个领域，它们与双歧杆菌饮料、酵母片剂、发酵乳制品等微生物医疗保健品一样，有着巨大的发展潜力。利用微生物生产食品具有独特的特点，繁殖过程快，在一定条件下可大规模生产，要求营养物质简单。食用菌的投入与产出比高于其他经济作物，食用菌不仅营养丰富，还含有许多保健功能成分，应大力发展食用菌保健食品。

生物技术与食品8.5.2现代生物技术在未来食品工业上的应用螺旋藻食品

螺旋藻是世界是最早的海洋天然藻类生物，富含人体所需18种氨基酸，54种微量元素，多种维生素及亚麻酸、亚油酸和多种天然藻类蛋白质，是人和动物理想的纯天然的优质蛋白质食品。联合国粮农组织已将螺旋藻列入21世纪人类食品资源开发计划，我国也将螺旋藻的研发列为工作重点。

生物技术与食品8.5.2现代生物技术在未来食品工业上的应用开发某些虫类高蛋白食品

昆虫蛋白质也是优质的新食物源，如中华稻蝗的蛋白质含量占虫体干重的73.5％，其氨基酸组成与鸡蛋蛋白相似被称为完全蛋白。还有蟋蟀、蝉、蝴蝶、蚂蚁的蛋白质分别占干重的75%、72％、71%和67％，都具有食用价值，完全可以开发。苍蝇的幼虫（蛆）富含62％左右的蛋白质及各种氨基酸，从蛆壳中还可以提取纯度很高的几丁质。可以说，昆虫食物是人类较为理想的高营养食品，有望成为人类重要的保健食物来源，利用生物技术开发昆虫类高蛋白食品具有广阔的前景。

生物技术与食品8.5.2现代生物技术在未来食品工业上的应用展望21世纪食品的发展，未来生物技术不仅有助于实现食品的多样化，而且有助于生产特定的营养保健食品，进而治病健身。在与环境协调方面，生物技术还有助于食品工业的可持续发展。

生物技术与食品8.5.2现代生物技术在未来食品工业上的应用什么是单细胞蛋白？简述它的几种来源。举例说明食品发酵的用途。谈谈现代生物技术在食品包装上的应用。食品检测中生物技术的应用有哪些？你对转基因食品有什么看法？谈谈现代生物技术在食品工业上的应用和发展趋势。复习思考题

生物技术与食品8生物技术与食品主要参考文献陈新等.2004.包装信息技术应用研究.包装工程.25(6):116～117段葆兰.1997.微生物技术在商业食品工业中的应用.食品科学.18（8）：18～22洪葵.1996.免疫学技术及其在食品中的应用.食品科学.17（12）：3～6黄惠芝等.2000.葡萄糖氧化酶延长啤酒保鲜期的研究.中国食品卫生杂志.12(3):13～15孔庆学等.2003.生物技术与未来食品工业.天津农学院学报.2:37～40刘兆庆等.2004.生物技术与食品工业发展的影响.农产品加工.9:29罗梅兰等.2006.生物检测技术在食品检验中的应用.食品与机械.22（2）：95～104罗明典.2001.现代生物技术及其产业化.上海：复旦大学出版社.彭海萍.2003.利用酶法修饰小麦面筋蛋白制备食用包装膜研究.粮食与油脂.6:3～5

蒲海燕等.2005.生物芯片及其在食品中的应用.食品工业.(1):55～57宋贤良等.2002.国内外食品生物技术研究进展.粮食与油脂.6：32～34孙秀兰等.2003.生物芯片技术与食品分析.生物技术通报.4:22～25王春荣等.2004.现代生物技术与食品工业.山东食品科技.7:31～32吴桂芳等.2000.转基因植物生产生物可降解塑料的研究进展.自然杂志.22(2):84