緒論食品生物技術(shù)進(jìn)展

1、食品生物技術(shù)（Food Biotechnology）選修課、36學(xué)時(shí)上課時(shí)間:1-9周成績構(gòu)成: ppt + 期末考試期末考試：60分平時(shí)成績: ppt 匯報(bào)40分。食品生物技術(shù)內(nèi)容基因工程及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用發(fā)酵工程及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用酶工程及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用細(xì)胞工程及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用蛋白質(zhì)工程及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用緒論:食品生物技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展1 RNA干擾技術(shù)及其食品應(yīng)用2 PCR技術(shù)及其食品應(yīng)用3 噬菌體展示技術(shù)及其食品應(yīng)用4 生物芯片技術(shù)及其食品應(yīng)用5 酶修飾技術(shù)及其食品應(yīng)用6 蛋白質(zhì)工程及其食品應(yīng)用7 ATP生物發(fā)光檢測技術(shù)及其食品應(yīng)用8 生物傳感器及其食品應(yīng)用9 免疫技術(shù)

2、及其食品應(yīng)用10 發(fā)酵技術(shù)及其食品應(yīng)用本課程要學(xué)習(xí)的內(nèi)容：緒論 食品生物技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展生物技術(shù)位于七大高新技術(shù)之首生物技術(shù)航天技術(shù)信息技術(shù)激光技術(shù)自動化技術(shù)新能源技術(shù)新材料技術(shù)。高新技術(shù) 在20世紀(jì)90年代初，“21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)”還是科學(xué)家的預(yù)言，僅僅十年的發(fā)展，在剛剛進(jìn)入21世紀(jì)，這個(gè)預(yù)言正在變成現(xiàn)實(shí)。 圣經(jīng)載，上帝在創(chuàng)世紀(jì)中創(chuàng)造了果木、動物和人；21世紀(jì)人類已經(jīng)成為造物主，因?yàn)榛蚝图?xì)胞工程使人類能夠改變生命并創(chuàng)造生命，囊胚西游記中孫猴子拔幾根猴毛吹出幾個(gè)小猴子的神話正在變成現(xiàn)實(shí)。生物技術(shù)是21世紀(jì)的主導(dǎo)技術(shù)生物技術(shù)是近20年來發(fā)展最為迅速的高新技術(shù)，作為21世紀(jì)高新技術(shù)的核心，對人

3、類解決面臨的食物、資源、健康、環(huán)境等重大問題將發(fā)揮越來越大的作用。近10年來，生物技術(shù)獲得突破性發(fā)展，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值以每3年增長5倍的速度遞增，以生物技術(shù)為重點(diǎn)的第四次產(chǎn)業(yè)革命正在興起，預(yù)計(jì)到2020年，全球生物技術(shù)市場將達(dá)到30，000億美元。 食品生物技術(shù)的地位生物技術(shù)與人類健康生物技術(shù)與農(nóng)林業(yè)生物技術(shù)與食品化工生物技術(shù)與能源、材料生物技術(shù)與海洋生物技術(shù)與航空航天生物技術(shù)與環(huán)保及軍事食品生物技術(shù)屬于生物技術(shù)的分支學(xué)科生物技術(shù)食品生物技術(shù)定義食品生物技術(shù)是生物技術(shù)的一個(gè)分支學(xué)科。是生物技術(shù)在食品原料生產(chǎn)、加工和制造中的應(yīng)用的一個(gè)學(xué)科。包括了食品發(fā)酵和釀造等古老的生物技術(shù)加工過程，也包括了應(yīng)

4、用現(xiàn)代生物技術(shù)來改良食品的原料及其加工品質(zhì)的基因工程、酶工程、細(xì)胞工程和蛋白質(zhì)工程等。生物技術(shù)涉及的學(xué)科高新技術(shù)的重要特征之一是學(xué)科橫向滲透，縱向加深，縱橫交錯(cuò)，發(fā)展迅速基本特點(diǎn)：（1）現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)品銷售額增長迅速（2）新醫(yī)藥是現(xiàn)代生物技術(shù)的主體產(chǎn)品（3）農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)⑾破鹕锛夹g(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第二個(gè)浪潮生物技術(shù)的特征傳統(tǒng)生物技術(shù)：以釀造技術(shù)和發(fā)酵技術(shù)為主。是指舊有的制醬、醋、酒、奶酪、酸奶及有機(jī)酸的傳統(tǒng)工藝。現(xiàn)代生物技術(shù)：以重組DNA技術(shù)為核心。包括基因工程，發(fā)酵工程，細(xì)胞工程，酶工程和蛋白質(zhì)工程。生物技術(shù)的形成和發(fā)展1.傳統(tǒng)生物技術(shù)最早的生物技術(shù)可以追溯到公元前6000年，在西方，開始啤酒發(fā)酵、

5、面包的發(fā)酵、酒精飲料和果汁發(fā)酵，制醋等。在我國新石器時(shí)代后期，我國人民就會利用谷物造酒，以后出現(xiàn)醬和醋.公元10世紀(jì)，我國就有了預(yù)防天花的活疫苗。2. 現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展1)現(xiàn)代生物技術(shù)是以70年代DNA重組技術(shù)的建立為標(biāo)志的。2)1973年，美國加利福尼亞舊金山分校的Herber Boyer和斯坦福大學(xué)的Stanley Cohen共同完成了一項(xiàng)著名的實(shí)驗(yàn)。在DNA連接酶的作用下,將兩個(gè)具有EcoRI粘性末端的的質(zhì)粒連接形成新的DNA組合.圖生物技術(shù)在食品領(lǐng)域的應(yīng)用近10年來，生物技術(shù)獲得突破性發(fā)展，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值以每3年增長5倍的速度遞增，以生物技術(shù)為重點(diǎn)的第四次產(chǎn)業(yè)革命正在興起，預(yù)計(jì)到2

6、020年，全球生物技術(shù)市場將達(dá)到30，000億美元。 目前食品生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值約占生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的15-20，國際市場上以生物工程為基礎(chǔ)的食品工業(yè)產(chǎn)值已達(dá)2500億美元左右，作為新的優(yōu)質(zhì)食物資源開發(fā)的重要手段，食品生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)已逐漸成為食品工業(yè)的支柱，為解決全球性的食物、蛋白質(zhì)和健康等問題提供有力支撐。食品生物技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域:基因工程1)轉(zhuǎn)基因小鼠;轉(zhuǎn)基因動物-體內(nèi)帶有外源DNA的動物2)“乳腺反應(yīng)器”:工程-哺乳動物的乳腺作為反應(yīng)器返回把大鼠生長因子基因轉(zhuǎn)入小鼠得到巨大型的轉(zhuǎn)基因小鼠。乳腺反應(yīng)器羊生產(chǎn)胰蛋白酶抑制劑一杯羊奶6000美元基因轉(zhuǎn)殖番茄：利於長期保存、保鮮及運(yùn)送乙烯形成酶基因乙烯

7、形成酶反義DNA反義RNAThe longer shelf life tomato轉(zhuǎn)基因魚轉(zhuǎn)基因魚中科院水生生物研究所魚類轉(zhuǎn)基因工程組的科學(xué)家們，在朱作言院士的領(lǐng)導(dǎo)下，將草魚的生長激素基因注入鯉魚的受精卵，培育出一種帶有草魚生長激素基因的轉(zhuǎn)基因鯉魚F1代和另一種具有草魚生長激素基因的轉(zhuǎn)基因三倍體鯉魚“吉鯉”。 轉(zhuǎn)基因鯉魚F1代是由黃河鯉和草魚生長激素基因組成的轉(zhuǎn)“全魚”基因魚，它150天可長至1200克，最大可達(dá)2000克；兩年可達(dá)5000克。它的生長速度比普通鯉魚快140%以上。 將北極魚體內(nèi)具有防凍作用的基因提取出來，再植入草莓之內(nèi)，就產(chǎn)生了新品種的耐寒草莓。因此，轉(zhuǎn)基因生物能更好地防治病

8、蟲害，抵御干旱和嚴(yán)寒，產(chǎn)量高。 2 細(xì)胞融合紫草細(xì)胞可以直接用作消炎藥物或色素DollyIn 1997, This was achieved by nuclear transfer Dolly was genetically identical to the donor1996年，Wilmut和他的同事們從一只白色妊娠綿羊的乳腺刮下若干個(gè)乳腺膜細(xì)胞。然后，從形體較小的蘇格蘭黑面羊摘取卵細(xì)胞，去除其細(xì)胞核（DNA）。把白羊的乳腺細(xì)胞核放入黑羊的已去除細(xì)胞核的卵細(xì)胞中，用電脈沖使這些細(xì)胞融合在一起。微生態(tài)保健制品健康人腸道中存在重要的正常生理菌群如雙歧桿菌、乳桿菌、嗜熱鏈球菌，這些微生物經(jīng)過培養(yǎng)發(fā)

9、酵等可以研制成一類活菌營養(yǎng)保健制品。真菌多糖靈芝多糖靈芝多糖酶制劑在食品科學(xué)中的應(yīng)用酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛，幾乎涉及所有食品領(lǐng)域。例如，酒類、乳品、焙烤食品、淀粉糖、果蔬制品、肉制品等加工過程.凝乳酶奶酪加工中通過水解酪蛋白，使液態(tài)乳轉(zhuǎn)變成凝乳蛋白酶水解蛋白質(zhì)果膠酶水解果膠5 蛋白質(zhì)工程 蛋白質(zhì)工程指應(yīng)用基因工程的原理，通過對蛋白質(zhì)基因中的某個(gè)堿基進(jìn)行定向改變，從而改變蛋白質(zhì)的氨基酸序列，使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)功能發(fā)生變化，產(chǎn)生符合人們所需的蛋白質(zhì)或酶。蛋白質(zhì)與酶的基因改造例子1酵母磷酸丙糖異構(gòu)酶：將Asn14或Asn178改變?yōu)門hr或 Ile后, 酶的熱穩(wěn)定性增加。2-干擾素(糖蛋白 )：內(nèi)

10、含有三個(gè)Cys (31,141和17 )， 當(dāng)Cys17改變?yōu)镾er 后, 活性從106U/mg提高到108U/ mg。3枯草桿菌蛋白酶:它為一種生物去污劑成分，它的活性中心含有Met222, Met222改變?yōu)镾er, Ala或Leu時(shí)， 在1mol/L雙氧水環(huán)境中任保持活性。 基因工程：用“剪刀+糨糊”創(chuàng)造新物種的工程。 細(xì)胞工程：微觀水平的嫁接技術(shù) 酶工程：讓工廠高效、安靜、美麗如畫的工程。 發(fā)酵工程：把微生物或細(xì)胞造就成無 數(shù)微型工廠。 蛋白質(zhì)工程：巧奪天工的技術(shù)。食品生物技術(shù)重點(diǎn)開發(fā)的領(lǐng)域有：1)高產(chǎn)菌株和耐特殊環(huán)境微生物的遺傳育種,對產(chǎn)量上已占優(yōu)勢的產(chǎn)品，提高生產(chǎn)菌的發(fā)酵能力；分離

11、篩選生物合成新資源、新材料的微生物；采用DNA重組技術(shù)構(gòu)建適應(yīng)特殊環(huán)境的新菌種。食品生物技術(shù)重點(diǎn)開發(fā)的領(lǐng)域有：2) 新型食品添加劑的開發(fā)和應(yīng)用:當(dāng)今人們要求食品更加天然、低脂低熱、低膽固醇、不用或少用化學(xué)合成的添加劑因此，用生物法代替化學(xué)合成法開發(fā)新型保鮮劑、香料、防腐劑、天然色素以及具有免疫調(diào)節(jié)、延緩衰老、抗輻射、整腸健胃的功能性食品添加劑，具有廣闊的發(fā)展前景。食品生物技術(shù)重點(diǎn)開發(fā)的領(lǐng)域有：3) 新酶種的開發(fā)應(yīng)用:繼淀粉水解酶的品種配套和應(yīng)用開拓取得顯著成效以來，目前三大酶種(淀粉酶、糖化酶、蛋白酶)的活力達(dá)到翻番。生物技術(shù)在對人類生活和社會進(jìn)步產(chǎn)生全面深刻影響的同時(shí)，與火藥、核能等許多重大

12、發(fā)明一樣，在造福人類的同時(shí)，也可能帶來潛在的負(fù)面影響，如果對此缺乏認(rèn)識，也會造成不良后果生物安全1.轉(zhuǎn)基因植物擴(kuò)散可能會造成生態(tài)入侵。 生態(tài)入侵等于轉(zhuǎn)基因植物引種不當(dāng)，造成的爆發(fā)性蔓延，破壞了當(dāng)?shù)氐奈锓N的生存環(huán)境，使自然純在的物種瀕危或滅絕。引種不當(dāng)?shù)睦訉乙姴货r。生物“引狼入室”還要引多久？ 上海有關(guān)部門組織人力在黃浦江上游地區(qū)打撈水葫蘆。一種俗稱水葫蘆的生物瘋狂肆虐我國南方江河湖泊，各地水域警報(bào)頻傳。 100年前被作為花卉引入中國的水葫蘆，如今每年至少投入上億元巨資打撈。權(quán)威人士指出，小小水葫蘆，折射出了一個(gè)亟需警惕的生態(tài)安全大問題。據(jù)介紹2002年1至8月，僅上海的水葫蘆 約有184萬噸

13、，目前已打撈近60萬噸，剩下的主要集中在中小河道。整治任務(wù)之艱巨由此可見。黃浦江水葫蘆“With GM soy ingredient” “No GM ingredients absolutely” 3. 轉(zhuǎn)基因食品標(biāo)識問題6種雀巢食品含有不明基因雀巢食品，你敢吃嗎？全球最大的跨國食品商：雀巢、卡夫、聯(lián)合利華，在歐洲承諾不使用轉(zhuǎn)基因原料，但在亞洲卻沒有此項(xiàng)承諾。一則關(guān)于雀巢公司的消息在網(wǎng)上流傳：雀巢公司在中國大陸和港澳地區(qū)銷售轉(zhuǎn)基因食品。雀巢執(zhí)行雙重標(biāo)準(zhǔn)6種雀巢公司食品含有不明基因，它們是：雀巢甘脆朱古力，百福豆?jié){(百福是雀巢公司的牌子)，百福高鈣豆?jié){，雀巢嬰兒純米粉(蘋果味)，鳳仙雪條，百福豆

14、腐花。撬開雀巢沉默的大門 2002年，朱燕翎在上海家樂福購買了一袋6元8角的“雀巢巧伴伴”，包裝上并沒有標(biāo)注含轉(zhuǎn)基因成分，經(jīng)過有關(guān)部門鑒定，其確實(shí)含有是轉(zhuǎn)基因成分。4月，朱女士以侵犯消費(fèi)者知情權(quán)為由將瑞士雀巢公司及上海雀巢告上法庭。此舉成就了中國消費(fèi)者狀告食品生產(chǎn)商因沒有標(biāo)注轉(zhuǎn)基因食品，侵犯知情權(quán)的第一案。朱燕翎，是曾經(jīng)是雀巢品牌的忠實(shí)消費(fèi)者,上海的一位“海歸”女性。朱女士有一個(gè)3歲的兒子，非常喜歡雀巢巧伴伴包裝上的卡通畫，而且雀巢巧伴伴的味道也好，她經(jīng)常買給兒子吃。4.人類克隆？美國：Richard Seed, M.D. 法國：布瓦舍瑟里耶(女)意大利：安蒂諾里。意大利專家安蒂諾里法國：布瓦舍瑟里耶Scientific American article reporting the “first” cloned human embryo show