概述食品生物技术

食品生物技术FoodBiotechnology

1精选文档第一章绪论“我梦见我们种的水稻，长得跟高粱一样高，穗子像扫把那么长，颗粒像花生米那么大，我和助手们就坐在稻穗下面乘凉……〞我们方案在五六年内解决一亿以上人口的粮食问题

粮

食"泥腿子"科学家袁隆平永不满足的超级水稻梦

2精选文档

人类对自然界的要求

认识——利用——再造——改造

——创造

随着反向生物学的问世,在20世纪八十年代诞生了生物技术(Biotechnology)这门新学科。3精选文档

生物技术学科的地位

世界新技术革命的主角之一,

生物技术与新材料,信息技术(包括微电子、计算机)一起已成为新产业革命三大支柱之一；

阳光技术，朝阳产业，黄金工程，倍受世界各国重视。

生物技术将成为21世纪高技术革命的核心内容。4精选文档一、生物技术的定义生物技术代表着高新技术，但至今还没有一个统一的定义。而从学术方面对生物技术下定义是在20世纪的事〔一〕Biotechnology术语的诞生1919年一位匈牙利农业经济学家KarlEreky首创了“Biotechnology〞一词目的：表达一切用生物转化手段进展生产的概念，并说明生物学与技术之间的内在联系〔二〕国际纯粹及应用化学联合会的定义〔1982〕生物技术是将生物化学、细胞生物学、微生物学和化学工程等应用于工业生产过程及环境保护的技术。5精选文档〔三〕国际经济合作及开展组织的定义〔1982〕生物技术是应用自然科学和工程学的原理，依靠生物催化剂(酶或活细胞)的作用对物料进展加工，以提供产品为社会效劳的技术〔四〕1985年Moo-Young主编的?综合生物技术?中的定义生物技术是对生物作用和生物物料加以评价和应用，并进展工业产品生产的技术6精选文档生物技术包括：传统生物技术：酿造技术和发酵技术现代生物技术：以重组DNA技术为核心，其研究内容包括：①重组DNA技术及其他转基因技术；②细胞和原生质融合技术；③酶和细胞固定化技术；④植物脱毒和快速繁殖技术；⑤动物和植物细胞大量培养技术；⑥动物胚胎工程技术；⑦现代微生物发酵技术(高密度发酵、连续发酵和其他新型发酵技术)；⑧现代生物反响工程和别离工程；⑨蛋白质工程；⑩分子进化工程7精选文档一、传统生物技术生物技术的开展与食品开展的历史是密不可分的，对促进人类社会的文明开展有着非常重要的意义，其开展简史如下：BC6000年，古埃及人和古巴比仑人利用微生物发酵生产酒精；我国也在石器时代后期，开场利用谷物酿酒；BC4000年，古埃及人开场用酵母菌发酵生产面包；BC221年，周代后期我国人民开场制作豆腐、酱油和醋生物技术的形成和开展8精选文档1865年当时属奥地利的布隆〔Brunn〕基督教修道院的修士格里高·孟德尔〔GregorJohannMendel〕，根据他8年植物杂交实验的结果，2月8日在当地的科学协会上宣读了一篇题为“植物杂交实验〞的论文，1866年正式发表在该协会的会刊上。但这一伟大的发现被搁置了35年，孟德尔临终前说：“等着瞧吧，我的时代总有一天要降临〞9精选文档10精选文档1885年，巴斯德〔LouisPasteur)首先证实发酵是由微生物引起的，并建立了微生物纯种培养技术；20世纪20年代，工业生产中大规模采用纯种培养技术发酵生产丙酮和丁醇；同时代，AlexanderFleming爵士发现了青霉菌可以产生青霉素，50年代青霉素大量生产，为人类疾病治疗做出了巨大奉献，同时带动了发酵工业和酶制剂工业的开展；以上属于传统传统意义上的生物技术，也是近代生物技术的建立和全盛时期。11精选文档细菌的发现我们已经知道,单个的细菌是十分微小的,它们的奥秘是怎样被发现的?细菌的发现者是谁?他为什么能发现细菌?12精选文档细菌的发现者是谁?17世纪的荷兰人列文虎克并非职业科学家，但是他十分热衷自己制造显微镜经过几年的努力，他制造了能放大300倍的显微镜，是世界先进水平13精选文档他是怎样让世人知道他的发现的?列文·虎克把自己的发现仔细记录下来他把观察结果寄给了当时的权威科学机构——英国皇家学会，从此名扬天下，被誉为细菌学的开创者14精选文档他的成功是偶然的吗？他善于发现和提出问题:微小的世界是怎样的?制定实施实验方案:自制显微镜,坚持观察各种微小物体60年,做详细记录善于表达和交流:把观察结果寄给英国皇家学会他的做法就是一个标准的科学探究过程他还发现了毛细血管、人类的精子、多种原生动物，成功绝非偶然遗憾：微生物从哪来？15精选文档微生物学之父：法国人路易斯·巴斯德巴斯德以严谨的科学精神向世人提醒了细菌的许多秘密。例如，细菌不会在自然界凭空出现16精选文档著名的巴斯德鹅颈瓶实验让认为细菌是自然产生的人彻底闭嘴鹅颈瓶实验的启示：1细菌可以用高温杀灭；2经杀菌的食物不接触细菌就不会腐败17精选文档鹅颈瓶实验原理的应用1、外科手术用具的消毒，挽救了许多病人的生命18精选文档鹅颈瓶实验原理的应用2、巴氏消毒法，这种灭菌法由巴斯德创造,因此得名。牛奶、啤酒和葡萄酒、罐头等，加热到70～80℃维持5～30分钟，就能消灭绝大局部细菌，但不会影响味道和营养。19精选文档二、现代生物技术

R.Franklin&Wilkins在1952年底拍得了DNA的X-射线衍射照片20精选文档1953年，沃森〔J.D.Watson〕和克里克〔H.F.C.Crick〕提出DNA分子是双螺旋构造〔doublehelix〕，奠定了现代分子生物学研究的根底。21精选文档

1962年，Wilkins、Watson和Crick获的诺贝尔医学和生理学奖22精选文档1965年，法国科学家Jacob和Monod提出了著名的乳糖操纵子学说，开创了基因表达调控研究的先河；1968年，Holly说明了酵母丙氨酸tRNA的核苷酸序列，Khorana首次合成核酸分子，并且人工复制了酵母基因；从而分享了诺贝尔医学和生理学奖。FigureThelacoperonincludesthreegenes

23精选文档MarshallW.Nirenberg

RobertW.Holley

HarGobindKhorana

24精选文档20世纪60年代末，斯坦福大学的生物化学教授PaulBerg开场研究猴病毒SV40，于1972年获得了世界第一例重组DNA，1980获得诺贝尔化学奖；——生物技术时代的新纪元PaulBerg

WalterGilbert

FrederickSanger

25精选文档1972年，美国加州大学的Boyer教授从大肠杆菌中别离出一种新的核酸酶EcoRⅠ，它可以特异性地切割DNA，这种新的核酸酶就是一种限制性内切酶——生物学家有了强大的生物刀。随后，陆续发现了近百种内切酶，可以更加自如地对DNA进展操作。Boyer教授成为美国第一家上市生物公司Genentech的副总裁。HerbertBoyer

26精选文档1977年，美国科学家Sanger设计出了一种DNA测序的方法，即双脱氧末端链终止法；同年，Maxam和Gilberg也创造了一种化学测序方法——两种方法为DNA序列分析提供了有力工具，极大地推动了分子生物学的研究。FrederickSanger

WalterGilbert

1980年获得了诺贝尔医学和生理学奖27精选文档1984年，德国人Kohler、美国人Milstein和丹麦人Jerne由于开展了单克隆抗体技术，完善了极微量蛋白质的检测技术而分享了诺贝尔医学和生理学奖。NielsK.Jerne

CésarMilstein

GeorgesJ.F.Köhler

28精选文档1985年，美国科学家Mullis创造了聚合酶链式反响技术〔PolymeraseChainReaction,PCR〕，为分子检测、基因突变、基因工程提供了有力的工具，因此，1993年获得诺贝尔化学奖。forhisinventionofthepolymerasechainreaction(PCR)method

KaryB.Mullis

1/2oftheprize

29精选文档当然，以上内容只是促进生物技术开展的几个重要研究成果和里程碑！其实，还有许多重要的研究成果：如，1928年格里菲斯〔FrederickGriffith〕的细菌转化实验；Avery的离体转化实验等证明DNA是遗传物质30精选文档Meselson和Stahl关于DNA的半保存复制等为现代基因工程技术奠定了坚实的根底。与此同时，细胞培养技术、细胞融合技术、现代发酵工程、现代酶工程、生物工程下游技术和现代分子检测技术等也取得了长足的开展。31精选文档三、现代生物技术的前景21世纪是以生物技术为主的一个世纪，原因在于：现代生物技术开展迅速，在工业、农业、医药、环境等方面用途广泛现代生物技术具有其他技术所无法比较的优越性，即可持续开展21世纪生物技术会取得更大的开展，主要表现在：〔一〕现代生物技术对人类生活的影响疾病诊断、预防；提高作物产量和质量；开发药物；食品添加剂；创造优良家畜；净化环境；增加食物营养；解决能源危机等〔二〕现代生物技术对经济社会开展及环境的影响

32精选文档生物技术的重要性有助于解决全球的重大难题：资源〔能源〕、人口、粮食、生态环境、安康与疾病和战争与灾害；促进传统产业的技术改造和新产业的形成，对人类社会生活产生深远的革命性影响；生物技术这一新生事物正迅速走向老百性日常生活各个方面,将对人类的开展做出奉献。33精选文档1.1食品生物技术的根本概念食品生物技术(foodbiotechnology)：是以现代生命科学的研究成果为根底，结合现代工程技术手段和其它学科的研究成果，用全新的方法和手段设计新型的食品和食品原料的技术。是现代生物技术在食品领域中的应用。食品生物技术在经历了数千年的开展，特别是20世纪60年代以后的开展后，它已成为现代生物技术的重要组成局部。34精选文档食品生物技术它以包括分子生物学、细胞生物学、微生物学、免疫学、生理学、生物化学、生物物理学、遗传学、食品营养与毒理学等几乎所有生物学科的次级学科为支撑，同时又结合信息学、电子学、化学工程、食品工艺学、社会伦理学等非生物学科，从而形成一门多学科相互渗透的综合性学科。目前研究内容主要集中在基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等技术领域。

35精选文档36精选文档1.2食品生物技术在食品工业开展中的地位和作用食品生物技术研究的内容涉及食品工业的方方面面从原料到加工从产品到食品平安37精选文档38精选文档基因工程是20世纪70年代以后兴起的一门新技术，也称DNA重组技术主要原理：以分子遗传学为根底，利用人工方法把生物的遗传物质别离出来，在体外进展切割、拼接和重组。然后将重组的DNA导入某种宿主细胞中，从而改变它们的遗传性质。这种创造新生物并赋予新生物以特殊功能的过程称为基因工程39精选文档基因工程基因工程技术为人类带来前所未有的改造生物的技术，利用基因工程技术可以根据人类的需要按意愿设计新型的食品及食品原料这些食品不再是传统意义上的食品，因为这些食品可以是具有免疫功能的食品可以是增加人所需维生素、微量元素的食品可以是调节人体代谢、增加人体免疫能力的功能性食品可以是满足时尚的休闲食品等基因工程还可以为发酵工程提供更优良的工程菌株，促进食品发酵工业的开展可以肯定，基因工程将处在21世纪食品工业开展的核心位置40精选文档细胞工程根本原理体外大量培养技术、细胞融合技术(也称细胞杂交技术)、细胞拆分、染色体工程和繁殖生物学技术等41精选文档发酵工程主要原理包括微生物生长动力学，发酵条件的优化和控制，生化反响器的设计，以及产品的别离、提取和精制等技术42精选文档发酵工程发酵技术很早就被人们利用于生产食品。

如：通过微生物对发酵底物水果和谷类发酵产生酒精—酿酒

利用乳酸菌发酵的奶制品--酸奶、奶酪利用酵母发酵面粉--面包生产豆类发酵生产酱油

用水果发酵生产的醋

各种食用有机酸(如柠檬酸)、氨基酸(如赖氨酸)、维生素(如VBl)、调味剂(如味精)生产43精选文档发酵工程食品发酵技术不仅成为人类制造食品最重要的技术手段之一，而且在生产食品添加剂等食品原料方面更是其它技术无法替代的。由此可见，发酵工程在食品工业中占有举足轻重的作用

44精选文档酶工程主要原理酶固定化技术、细胞固定化技术、酶化学修饰技术和酶反响器设计等技术食品与酶的关系密切，食品生产离不开酶的处理

。淀粉酶在食品生产中可以用于淀粉糖类的生产，为食品生产提供必不可少的原料

。凝乳酶应用于奶酪的生产

酶应用于澄清果汁和啤酒；

45精选文档酶工程技术转谷氨酰胺酶广泛应用于肉制品、乳制品、植物蛋白制品、焙烤制品可以提高食品加工过程中的溶解性、酸碱稳定性、乳化性、凝胶性，改变食品的组织构造，增加食品的风味、口感和营养价值；溶菌酶用于食品保鲜。利用酶解法生产新型低聚糖〔如菊糖〕，为人类增添了可食用的具有保健功能的糖源。随着酶工程技术的开展，将对新型酶的开发和对酶加工性能的改善有很大的促进作用。可以预见，酶工程在食品工业中所占比重将会更大。46精选文档生物工程下游技术生物工程下游技术是指生物产品别离、纯化技术是高新技术在食品生物工程中的应用是与食品加工工艺密切相关的技术，特别在生产功能性食品中，对功能因子的提取将会使生物工程下游技术得到充分的发挥功能因子大多是一些理化性质不稳定的物质，用常规的提取技术，不仅提取效率低而且提取产物容易被氧化或被酸碱破坏。现代别离技术可以很好地抑制这些缺点，在提取效率、纯度和活性方面都远好于传统的提取方法。因此生物工程下游技术作为现代食品工业不可缺少的局部，将对食品工业的开展起到强有力的推动作用。47精选文档从以上的论述中可以发现，食品生物技术已经渗透到食品工业许多方面，特别是基因工程技术、酶工程技术、发酵工程技术等现代生物技术，将在21世纪的食品工业中充当重要角色。可以说21世纪的食品工业，将是建立在现代食品生物技术和现代食品工程技术两大支柱上的一个全新的朝阳产业。

48精选文档1.3食品生物技术的开展趋势食品生物技术食品添加剂新品种微生物保健食品螺旋藻类藻类食品虫类高蛋白食品病原菌的检测食品安全检测农副产品深加工推动食品工业可持续发展食品组分改性及加工49精选文档1.3.1开发食品添加剂新品质目前国际上对食品添加剂品质要求是：使食品更加天然、新鲜；追求食品的低脂肪、低胆固醇、低热量；增强食品贮藏过程中品质的稳定性；不用或少用化学合成的添加剂。今后要从两个方面加大开发的力度一是用生物法代替化学法合成食品添加剂：迫切需要开发的有保鲜剂、香精香料、防腐剂、天然色素等；二是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、调整肠胃功能性等组分。50精选文档1.3.2开展微生物保健食品微生物食品有着悠久的历史，酱油、食醋、饮料酒、蘑菇都等属于这个领域，它们与双歧杆菌饮料、酵母片剂、乳制品等微生物医疗保健品一样，有着巨大的开展潜力。采用微生物生产食品有着独有的特点：繁殖过程快，在一定的设备条件下可以大规模生产；要求的营养物质简单；投入与产出比高；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。51精选文档1.3.3开展螺旋藻等藻类食品螺旋藻是一类古老的单细胞水生藻类，其蛋白质优于植物性蛋白。螺旋藻内含有10％～20％的藻兰素，具有多种酶和激素的功能，已用于食品和化装品着色剂，还可用于癌症治疗，是一种新的抗癌药。科学家认为，螺旋藻是人和动物理想的纯天然的优质蛋白食品，联合国粮农组织已将螺旋藻正式列入21世纪人类食品资源开发方案，我国也已将螺旋藻的研发列为工作重点。目前我国的养殖条件为每平方米水面每天可产螺旋藻10～20克，总体而言，我国螺旋藻的研发已位居世界先进水平。

52精选文档1.3.4应用生物技术大力开发某些虫类高蛋白食品

如：苍蝇的幼虫〔蛆〕富含62％左右的蛋白质及各种氨基酸，从蛆壳中还可提取纯度很高的几丁质。国内外对苍蝇的工业化开发兴趣浓厚，因为除了能为人类提供高蛋白质源和壳聚糖生命要素外，苍蝇还可用于研制医药产品等。53精选文档如中华稻蝗：蛋白质含量占虫体干重的73.5％，其氮基酸组成与鸡蛋蛋白相似，称之为完全蛋白

。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，完全可以开发利用

。中华稻蝗、蝉、柞蚕等的氨基酸含量分别占总氨基酸的47.73％、44.63％和46％，仅次于鸡蛋，高于猪、牛、鸡、鱼和大豆。可以说昆虫食物是人类较为理想的高营养食品，有望成为人类的重要保健食物来源。54精选文档转基因技术转基因技术的开发可以加速农业、林业和渔业的开展，提高农作物产量，进而通过未来基因食品解决开展中国家人民的饥饿以及营养不良等问题。但人们对于转基因生物技术的开展也存在争议，如对人类安康、环境及社会经济的影响等55精选文档1.3.5生物技术用于食品中病原菌的检测食品平安是所有食品工业研究开展与制造上最重要的一个前提。生物技术以及检测手段对食品平安的检验更为准确与快速。如：传统对食品中病原菌的检定，须先经扩大培养→一系列生化试验，既费时又不准确用酶或放射免疫分析法，可大大提高灵敏度〔针对病原菌的特殊蛋白质或毒素做为抗原，让抗体抗原专一结合后，经由抗体上所连结的酶造成的反响或放射物质表现出来〕56精选文档美国国家标准分析化学会〔AOAC〕，也已正式将这种方法列入食品病原菌的检验方法之中。免疫分析法是针对蛋白质做检验，因为食品平安中对病原菌的要求极为严格，即使在大量〔25克〕的食物中有一株沙门氏菌也必须检验出来，因此免疫分析法仍需先将样品扩大培养，故并不比传统方法节省时间。57精选文档生物技术在这方面的另一项突破是在核酸分子检测技术上，最重要也是最广泛使用的是聚合酶链式反响〔polymerasechainreaction;PCR技术〕。利用PCR技术检测肉毒梭菌、沙门菌、李斯特菌、大肠杆菌(E·coli0157)比传统的检测方法所用的时间短、准确、操作简单。检测可以在一个工作日里完成。利用PCR技术对转基因食品进展检测是目前最行之有效的方法。标签制是对转基因食品进展管理的内容之一，PCR检测技术为实施这一法规提供了技术上的支持。58精选文档1.3.6生物技术用于食品平安检测研究开发检测鉴定食品和原料中重组DNA及其表达产物的实际应用方法，是各国对转基因食品进展标签管理的根底。欧盟于1996年联合20多个实验室成立了Bgw研究转基因作物的检测方法，德国和Bgw合作检测香肠中的转基因成分，许多国家由政府相关部门或委托学术机构进展这一工作，如英国〔TheInstituteforFoodResearchinNorwich〕和日本(NationalFoodResearchInstitute)。59精选文档目前实验室研究的检测技术可分为三大类：免疫学方法、核酸探针法和分子标记法，主要是检测食品或原料中重组DNA或其表达产物〔如蛋白质〕。蛋白质分子检测技术是以蛋白质分子为根底的检测技术，最具代表性的是以免疫学为根底的酶联免疫吸附(enzymelinkedimmunosorbentassay，ELISA)检测技术和单克隆抗体(monoclonalantibody，McAb)技术。ELISA技术已经广泛用于许多检测领域，在食品平安检测中ELISA检测技术可以对农药残留、重金属残留、毒性物质、转基因食品等方面进展快速检测，是一项非常有开展前途的检测技术。60精选文档物芯片(biochip)技术是20世纪90年代初期开展起来的一门新兴技术。通过微加工技术制作的生物芯片，是把成千上万个乃至几十万个生命信息集成在一个很小的芯片上，以对基因、抗原和活体细胞等进展分析和检测。用这些生物芯片制作的各种生化分析仪器和传统仪器相比较具有体积小、质量轻、便于携带、无污染、分析过程自动化、分析速度快、所需样品和试剂少等许多优点。这类仪器的出现将给生命科学研究、疾病诊断、新药品的开发、生物武器战争、司法鉴定、食品卫生监视、航空航天技术等领域带来一场革命。61精选文档生物传感器(biosensor)是指将具有化学识别功能的生物分子固定在特定材料上，再由换能器、信号放大器、信号转换器等组成的分析检测系统。该系统具有分析速度快、操作简单、价格低等优点，可以进展连续检测和在线分析在食品领域中，生物传感器已在食品新鲜度、食品口感、食品分析和食品卫生检测等方面得到了应用。在检测农药残留的研究中，已有对食品中农药残留物如甲基马拉松、乙基马拉松、敌百虫、二乙丙基磷酸、久效磷、百治磷、敌敌畏、速灭磷、二嗪农、涕灭威等的检测的专用设备。62精选文档1.2.7生物技术对农副产品深加工的影响食品工业总产值与农业总产值之比是衡量一个国家食品工业开展水平的重要标志。我国食品工业产值与农业总产值之比为0.3～0.4∶1，远低于兴旺国家2～3∶1的水平。生物技术可以迅速提高农副产品加工能力和水平，使我国农副产品加工技术在整体上实现跨越式开展，甚至能在一些重大关键技术领域到达世界先进水平。其在农副产品深加工和综合利用方面的应用，主要包括以下几个方面。63精选文档1.适宜贮藏加工品种的选育推广：主要利用遗传工程技术选择培育对乙烯敏感性低的新品种，从基因工程角度解决农副产品的保鲜问题。2.玉米深加工综合利用：生产新型糖源、变性淀粉、玉米油、发酵酒精、环状糊精以及工业用材料提供优质充足的原料3.肉、奶、水产品加工利用肉类方面重点是提高综合品质以及瘦肉、嫩肉和肥肉的综合利用；奶制品的研究重点是发酵乳制品；鱼类产品的研究主要是从淡水鱼内脏、鱼眼、精卵巢中别离提取有效成分，开发生产保健和药物制品。64精选文档4.优质植物蛋白加工利用及新植物蛋白资源的开发主要是植物蛋白的营养安康功能的开发利用，如酶解法生产多肽及氨基酸等。5.植物纤维素资源的开发麦穗、稻草、豆秸、木屑、枝叶、玉米秸杆、花生壳、薯蔓等通过生物转化，可生产一些重要的生物产品〔酒精〕65精选文档1.2.8生物技术推动食品工业的可持续开展生物技术是保证食品工业可持续开展应用范围最广，最为重要的单项技术。控制水污染治理大气污染有毒有害物质的降解可再生资源的开发环境监测污染环境的修复清洁生产等与食品工业可持续开展密切相关的各个方面，均发挥着极其重要的作用，其内容包括以下几个方面。66精选文档1.生物技术在处理污染物时，最终产物大都是无毒无害且性质稳定的物质，如二氧化碳、水、氮气、甲烷等。因此，它是一种平安而彻底的消除污染的方法。2.由于大局部食品工业污染物有机物质含量较高，本身无毒性，适用于生物反响的底物如一些有机污染物经生物处理后可转化为沼气、酒精、生物柴油、生物蛋白质等有用物质用生物过程代替化学过程可以降低生产活动的污染水平，有利于实现工艺过程生态化或无废生产，真正实现清洁生产的目的67精选文档3.生物过程是以酶促反响为根底的，作为催化剂的酶是一种活性蛋白，而且酶对底物有高度的特异性，因此生物反响过程通常是在常温、常压下进展，生物转化的效率高、副产物少。与需要高温、高压条件下的生产过程相比，反响条件大为简化，而且投资小、费用少、消耗低，且效果好、过程稳定、操作简便。4.用生物制品取代化学药物、人工合成物等，有助于把人类活动产生的环境污染降至最低水平，使经济开展进入可持续开展的轨道。当前最具代表性的是生物可降解的食品包装材料、薄膜，还有生物农药、农用化学品等68精选文档1.2.9在食品组分的改性及加工中的应用食品组分的功能性质对其食用价值具有重要的影响。酶制剂可用于食品中的蛋白质、碳水化合物和脂肪的改性。

例如，蛋白酶可以改善蛋白质的溶解性；新型食品酶制剂转谷氨酰胺酶可以使蛋白质分子间发生交联，因而可用于增加大豆蛋白的胶凝性能，使其具有更好的加工品质。

69精选文档在食品加工过程中，通过适当、适量地添加一些酶类，可以改善产品的色泽，风味和质构，如用葡萄糖氧化酶可去除蛋液中的葡萄糖，改善蛋制品的色泽；葡萄糖苷酶可用于果汁和果酒的增香；木瓜蛋白酶可分解胶原蛋白，用于肉制品的嫩化。对于含有难消化成分的食品，可以通过添加一些酶类，来改善这些食品的营养和消化利用性能等。70精选文档食品生物技术对人类的作用可以归结为：

〔1〕解决食品短缺，缓解由于人口增长带来的压力；〔2〕丰富食品种类，满足不同层次消费人群的需求；〔3〕开发新型功能性食品，保障人类安康；〔4〕生产环保型食品，保护环境；〔5〕开发新资源食品，拓宽人类食物来源。71精选文档加强遗传育种研究，加强基因改造生物为主的应用研究，培育更适合食品加工的优良品种，开发现代生物技术新产品。提取番茄红素用的番茄品种。食品工业用新酶种开发。纤维素酶、木聚糖酶等。酶或细胞的固定化技术和酶催化反响装置的构造优化等。果葡糖浆的生产。继续名优白酒传统酿造技术的改造。酒类呈香成分的剖析和主体香气成分确定、名优白酒微量成分与风味关系的解析等。我国应重点开发的食品生物技术72精选文档第二章

基因工程与食品产业73精选文档第一节

基因工程概述一、基因工程的定义1.基因〔gene〕DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，是遗传物质最小功能单位。2.基因组〔geneome〕一个生物体的全部基因序列。3.基因表达〔geneexpression〕遗传信息转录和翻译的过程。〔1〕转录。在DNA分子上合成出与其核苷酸顺序相对应的RNA的过程。〔2〕翻译。在RNA的控制下，根据核苷酸链上每三个核苷酸决定一个氨基酸的三联体密码规那么，合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质肽链过程。〔3〕逆转录。以RNA为模板，按照RNA中的核苷酸顺序合成DNA的过程。74精选文档4.重组DNA技术〔recombinantDNAtechnique〕利用限制性内切核酸酶、连接酶等酶类将不同的DNA进展体外切割、连接构成新的DNA分子的技术。5.基因工程〔geneengineering〕运用限制性内切核酸酶、连接酶等酶类将不同DNA进展体外切割、连接构成重组DNA，再将重组DNA经生物介导或直接导入等转移方法引入受体细胞进展克隆、表达，从而改变生物遗传性以创造生物新种质，或通过大量扩增为人类提供有用产品等的技术。6.食品基因工程利用基因工程的技术和手段，在分子水平上定向重组遗传物质，以改进食品的品质和性状，提高食品的营养价值、贮藏价格性状以及感官性状的技术。75精选文档二、基因工程的开展简史〔一〕遗传物质的研究〔二〕基因工程的诞生和开展76精选文档〔一〕遗传物质的研究77精选文档〔二〕基因工程的诞生和开展78精选文档基因工程的三大理论和三大技术根底1.三大理论根底〔1〕1940年代Avery等人的肺炎球菌的转化试验证明了生物的遗传物质是DNA。〔2〕1950年代Watson和Crick发现了DNA分子的双螺旋构造及DNA半保存复制机理。〔3〕1960年代Crick关于遗传中心法那么确实立，即生物体中遗传信息是按DNA→RNA→蛋白质方向进展传递。2.三大技术根底〔1〕如何从生物体庞大的双链DNA分子中将所需要的基因片段切割下来〔限制性内切核酸酶〕。〔2〕如何将获得的基因片段进展连接〔DNA连接酶〕。〔3〕如何将切割下来的基因片段进展繁殖扩增〔基因载体〕。79精选文档基因工程的主要内容80精选文档81精选文档第二节

基因工程工具酶一、限制性内切核酸酶二、DNA甲基化酶三、连接酶四、DNA聚合酶五、碱性磷酸酯酶六、T4

多聚核苷酸激酶七、S1核酸酶八、反向转录酶82精选文档一、限制性内切核酸酶〔一〕限制性内切酶的命名〔二〕限制性内切酶种类〔三〕限制性内切酶的根本特性限制作用〔restriction〕：指一定类型的细菌可以通过其限制性内切核酸酶的作用，切割降解入侵的外源DNA，使得外源DNA的入侵受到限制的现象。修饰作用〔modification〕：指在DNA甲基化酶作用下，生物体自身DNA分子在特定碱基的特定位置上发生甲基化而得到修饰，从而免遭自身限制性内切核酸酶降解的现象。83精选文档〔一〕限制性内切酶的命名84精选文档〔二〕限制性内切酶种类1.Ⅰ类限制性内切酶2.Ⅱ类限制性内切酶3.Ⅲ类限制性内切酶85精选文档1.Ⅰ类限制性内切酶86精选文档2.Ⅱ类限制性内切酶87精选文档3.Ⅲ类限制性内切酶88精选文档〔三〕限制性内切酶的根本特性1.识别特定序列2.切割方式89精选文档1.识别特定序列90精选文档2.切割方式91精选文档92精选文档限制酶的主要用途〔1〕在特异位点上切割DNA，产生特异的限制酶切割的DNA片段。〔2〕建立DNA分子的限制酶图谱。限制酶图谱〔restrictionmap〕:指一系列限制酶的特异识别序列在DNA链上的出现频率和它们之间的相对位置。〔3〕构建基因文库。基因工程中，将某种生物的全部基因组的遗传信息，贮存在可以长期保存的稳定的重组体中，以备需要时能够随时应用它别离所需要的目的基因，这种保存基因组遗传信息的材料，称为基因文库〔genelibrary〕〔4〕用限制酶切出一样的黏性末端，以便重组DNA。93精选文档二、DNA甲基化酶94精选文档

限制性内切核酸酶没有种属特异性，即限制性内切核酸酶识别、切割特定序列的能力同底物DNA的来源无关，它可识别、切割各种来源的DNA。

DNA甲基化酶具有种属特异性，生物体的DNA甲基化酶只修饰保护自己的DNA，而不修饰保护非己的DNA。生物体的限制性内切核酸酶不能降解自身被修饰保护的DNA，而只能降解外源的DNA。

95精选文档三、连接酶96精选文档四、DNA聚合酶〔一〕大肠杆菌DNA聚合酶〔二〕大肠杆菌Klenow片段97精选文档〔一〕大肠杆菌DNA聚合酶98精选文档99精选文档〔二〕大肠杆菌Klenow片段100精选文档五、碱性磷酸酯酶101精选文档六、T4

多聚核苷酸激酶102精选文档七、S1核酸酶103精选文档八、反向转录酶104精选文档第三节

基因工程载体及其选择载体〔vector〕：携带外源基因进入受体细胞的运载工具。基因工程载体的特性:〔1〕能在宿主细胞内进展独立和稳定的DNA自我复制。在插入外源基因后，仍然保持着稳定的复制状态和遗传特性。〔2〕易于从宿主细胞中别离，并进展纯化。〔3〕DNA序列中有适当的限制性内切酶位点，最好是单一酶切位点，并位于DNA复制的非必需区内，可以在这些位点上插入外源DNA，但不影响载体自身DNA的复制。〔4〕具有能够观察到的表型特征，在插入外源DNA后，这些特征可以作为重组DNA选择的标志。105精选文档按照介导的作用目的，可将基因工程载体主要分为克隆载体和表达载体。克隆载体：有一个松弛性复制系统，能使外源DNA在受体生物细胞中扩增复制。〔例如，细菌质粒载体、λ噬菌体载体、柯氏质粒载体〕表达载体：有一个受体生物细胞所要求的包括启动子序列在内的调控系统，能使外源基因在受体生物细胞中进展功能表达。〔例如，Ti质粒、SV40猴状病毒〕按照导入的受体生物，一般可将基因工程载体分为大肠杆菌〔原核细胞〕载体、酵母载体、植物载体、动物载体等106精选文档〔一〕大肠杆菌载体1.质粒载体质粒:指细菌等生物细胞内一类独立于染色体外而能自我复制的遗传物质。质粒拷贝数〔plasmidcopynumber〕：一种质粒在一个细胞中存在的数目。

107精选文档〔1〕质粒的生物学特性一般为双链的共价闭合环状DNA〔cccDNA〕，质粒分子的长度一般为1～200kb。不同质粒的分子质量差异显著，小质粒的分子质量约为103KDa，仅能编码2～3种中等大小的蛋白质；而大质粒的分子质量可达105KDa。108精选文档〔2〕质粒的分类根据复制控制类型：一般可将大肠杆菌质粒分为严紧型复制控制质粒和松弛型复制控制质粒。严紧型复制控制质粒:复制与宿主染色体的复制同步，并与宿主蛋白质的合成有关，而与DNA聚合酶Ⅰ的活性无关。如果宿主蛋白质的合成终止，质粒与宿主染色体的复制也停顿。每个宿主细胞中只能到达1至数个拷贝。松弛型复制控制质粒:复制与宿主染色体的复制不同步，其与DNA聚合酶Ⅰ的活性有关，而与蛋白质的合成无关。当宿主蛋白质的合成终止时，质粒仍可复制。每个宿主细胞中的质粒拷贝数可达10～200个。109精选文档〔3〕质粒克隆载体的条件①分子构造中具有多个单一限制酶切位点，具有易被检测的选择标记基因，且切点位于选择标记基因上。②能插入、运载一定大小的外源基因。③在携带外源基因前后在宿主细胞内均能自主复制。④在与外源基因构建重组质粒后具有转化功能。⑤分子质量小，易于操作，一般为松弛型复制控制。⑥容易控制，平安可靠。现已通过DNA重组技术构建了许多质粒克隆载体供基因工程应用，例如，pBR322、pUC系列等。110精选文档〔4〕质粒pBR322组成①氨苄青霉素抗性基因〔ampr〕②四环素抗性基因〔tetr〕③DNA复制起始点〔ori〕优点①分子质量小。②具有两种抗菌素抗性基因可供作转化子的选择标记。③较高的拷贝数。111精选文档〔5〕pUC质粒载体组成①来自pBR322的复制起始点〔ori〕②大肠杆菌β-半乳糖苷酶基因〔lacZ〕的启动子及其编码α-肽链的DNA序列，此构造称为lacZ’基因。③氨苄青霉素抗性基因〔ampr〕，但其核苷酸序列有变化，不含原来内切限制酶的单位识别位点。④位于lacZ’基因中的靠近5’端的一段多克隆位点〔MCS〕区，但它并不破坏该基因的功能。优点①更小的分子质量和更高的拷贝数。②适用于组织化学方法检测重组体。③有多克隆区位点。112精选文档2.噬菌体载体〔1〕噬菌体的生物学特性不同种类的噬菌体〔颗粒〕在外形上差异很大。大多数噬菌体颗粒由呈20面体的头部及尾部构成，例如，λ噬菌体；还有一些噬菌体颗粒为线状体形，例如，M13。在构造上，噬菌体颗粒比质粒复杂。噬菌体颗粒的外壳是蛋白质，内部是核酸。该核酸最常见的构型是线状双链D