生物技術和食品市公開課獲獎課件

1、第八章 生物技術與食品尹秀西藏大學農(nóng)牧學院 食品科學學院第1頁第1頁本章內(nèi)容生物技術與食品生產(chǎn)生物技術與食品包裝生物技術與食品檢測轉(zhuǎn)基因食品檢測生物技術與未來食品工業(yè)12345第2頁第2頁學習目掌握當代生物技術在食品領域中主要應用。理解通過基因工程技術還能夠生產(chǎn)許多新型食品。理解當代生物技術在食品工業(yè)上應用和發(fā)展趨勢。結(jié)識生物技術在生產(chǎn)單細胞蛋白、生產(chǎn)飲料與食品添加劑、食品發(fā)酵等食品生產(chǎn)加工過程中主要作用。第3頁第3頁與生物技術相關食品第4頁第4頁本章內(nèi)容生物技術與食品生產(chǎn)生物技術與食品包裝生物技術與食品檢測轉(zhuǎn)基因食品檢測生物技術與未來食品工業(yè)12345第5頁第5頁第一節(jié) 生物技術與食品生產(chǎn)（

2、一）單細胞蛋白概念： 由單細胞或絲狀微生物個體作為蛋白質(zhì)生產(chǎn)工廠所產(chǎn)生蛋白。 那么動植物生產(chǎn)蛋白是不是單細胞蛋白呢？ 答案是必定，不是，由于動植物是多細胞生物。一、單細胞蛋白第6頁第6頁一、單細胞蛋白（二） 蛋白質(zhì)需求 當前世界面臨著人口爆炸，發(fā)展中國家尤為突出，世界上25%人口正在遭受著饑餓和營養(yǎng)不良威脅。發(fā)展中國家60%居民食物中蛋白不足，和發(fā)達國家相比差距很大并在逐步拉大。人類對蛋白需求量依舊很大，并在逐步增長。請節(jié)約每一粒糧食第7頁第7頁一、單細胞蛋白250kg250kg公平競賽每頭牛天天產(chǎn)生200g蛋白質(zhì)抱負生長條件，天天能夠合成25噸蛋白質(zhì)獲勝者第8頁第8頁一、單細胞蛋白（三）單細

3、胞蛋白生產(chǎn) 1、能源物質(zhì)生產(chǎn)單細胞蛋白 細菌和酵母可利用甲醇、乙醇、甲烷和多鏈烷烴生產(chǎn)SCP。原料為甲醇大規(guī)模發(fā)酵工廠利用嗜甲醇營養(yǎng)菌英國ICI公司生產(chǎn)SCP第9頁第9頁一、單細胞蛋白（三）單細胞蛋白生產(chǎn) 2、工農(nóng)業(yè)廢棄物生產(chǎn)單細胞蛋白 利用工業(yè)廢棄物（稻秸、蔗渣、糖蜜、動物糞便和工業(yè)下腳料等），在相應微生物發(fā)酵下生產(chǎn)SCP。有機廢料（奶渣、爛水果等）真菌宛氏擬青霉發(fā)酵Pekilo 單細胞蛋白利用第10頁第10頁一、單細胞蛋白（三）單細胞蛋白生產(chǎn) 3、從藻類中生產(chǎn)單細胞蛋白 藻類以CO2作為碳源通過光和作用，在開放池塘里就能夠生產(chǎn)SCP。1g螺旋藻1000g蔬菜=營養(yǎng)物質(zhì)第11頁第11頁一、單

4、細胞蛋白（四）SCP可接受程度及其毒力SCP安全性營養(yǎng)價值可接受程度日、英、意等國嚴禁用石油派生物生產(chǎn)SCPSCP加工必須無病原菌或有毒物質(zhì)微生物代謝產(chǎn)物必須是無毒SCP產(chǎn)品必須先用動物進行短期急性毒力檢測安全性營養(yǎng)價值可接受程度第12頁第12頁二、食品和飲料發(fā)酵生產(chǎn) 發(fā)酵主要作用有哪些？ 一、預防有機物腐?。欢?、是原料發(fā)生感官、物理和營養(yǎng)方面改變，改進風味和微生素成份。（一）酒精飲料第13頁第13頁二、食品和飲料發(fā)酵生產(chǎn)（一）酒精飲料制麥芽制漿發(fā)酵加工和成熟利用老式遺傳學、原生質(zhì)體融合和重組DNA技術等技術改良釀酒酵母品系，從而提升啤酒品質(zhì)。第14頁第14頁二、食品和飲料發(fā)酵生產(chǎn)（二）奶制品

5、 奶制品在乳酸桿菌自發(fā)作用下所生產(chǎn)產(chǎn)物。乳酸桿菌對奶制品好處：對人無害，還可克制許多不良細菌；可改進奶制品口味和質(zhì)地；有助于腸道微生物生態(tài)平衡。第15頁第15頁二、食品和飲料發(fā)酵生產(chǎn)（二）奶制品 凝乳酶：能水解蛋白質(zhì)形成一個凝膠，凝膠分離出來后，經(jīng)切塊和脫水后壓成一定形狀，熟化成奶酪。第16頁第16頁二、食品和飲料發(fā)酵生產(chǎn)（三）其它發(fā)酵食品蔬菜發(fā)酵豆類發(fā)酵谷類食品發(fā)酵第17頁第17頁三、酶與食品加工酶是大部分食品和飲料發(fā)酵一個主要原因，酶應用是當代生物技術在食品生產(chǎn)中一個主要應用。食品用酶60%屬于蛋白質(zhì)水解酶10%屬于糖水解酶3%屬于脂肪水解酶其余為較特殊酶第18頁第18頁三、酶與食品加工酶

6、在食品工業(yè)中應用能夠增長食品產(chǎn)量、提升食品質(zhì)量、減少原料和能源消耗、改進勞動條件和減少成本，還可增進新產(chǎn)品、新技術和新工藝興起和發(fā)展。工業(yè)生產(chǎn)上已基本用酶來水解淀粉，酶還能夠改進保健品中有效成份等。 比如：在牛奶中添加乳糖酶，能夠使乳糖降解為半乳糖和葡萄糖，以利于人體吸取。第19頁第19頁四、新型甜味劑甜味劑可用于軟飲料、糖果、點心、果醬、果凍、罐頭食品、發(fā)酵食品和調(diào)味劑以及肉類制品等，其擁有遼闊前景和市場，同時也是一個有賴于生物技術革新廣大市場。當前，甜味劑主要起源是甜菜糖和蔗糖。阿斯巴甜：L-天冬氨酸-L-苯丙氨酸甲酯，是安全性研究最為完全一個食品添加劑。已經(jīng)逐步替換了化學合成糖精。第20

7、頁第20頁五、其它食品添加劑醋是一個水溶性液體，含至少4醋酸，少許糖、酒精和鹽；它通常來自葡萄汁、麥芽汁或蘋果汁發(fā)酵。發(fā)酵用菌通常是酵母菌和醋酸桿菌。食用有機酸是很主要食品添加劑。慣用有檸檬酸、醋酸、乳酸、葡萄糖酸、蘋果酸和酒石酸。這些有機酸都需要通過微生物發(fā)酵制成。其中以檸檬酸產(chǎn)量和用量最大。第21頁第21頁五、其它食品添加劑 氨基酸在食品與飲料工業(yè)中，廣泛用來增強口味，作為鮮味劑和營養(yǎng)添加劑。 維生素通常是生物體內(nèi)酶輔酶或輔基，因此維 生素缺乏將會影響酶活性，并進而影響生物體代謝功效。 低聚糖是指二個到十個分子單糖構成低聚合度糖。是微生物分泌到胞外一個物質(zhì)。它們可使食品更黏稠或形成凝膠，穩(wěn)

8、定食品結(jié)構，改進外觀和口味。第22頁第22頁六、轉(zhuǎn)基因食品轉(zhuǎn)基因食品是利用基因工程手段來改進農(nóng)作物品質(zhì)，如口感、營養(yǎng)、質(zhì)地、顏色、形態(tài)、酸甜度以及成熟度等。利用轉(zhuǎn)基因技術能夠有目的地將有利遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移到生物細胞內(nèi)，使這些有機體取得有利特性，如含有產(chǎn)量高、營養(yǎng)高和抗病能力強等長處。第23頁第23頁六、轉(zhuǎn)基因食品 轉(zhuǎn)基因技術應用于食品生產(chǎn)含有諸多長處： 可延長水果、蔬菜貨架期及感官特性；可提升食品品質(zhì)；提升必需氨基酸含量；增長碳水化合物含量；提升肉、奶和畜類產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量；可增長農(nóng)作物抗逆能力；生產(chǎn)可食性疫苗或藥物；生產(chǎn)功效性食品。第24頁第24頁本章內(nèi)容生物技術與食品生產(chǎn)生物技術與食品包裝生物技

9、術與食品檢測轉(zhuǎn)基因食品檢測生物技術與未來食品工業(yè)12345第25頁第25頁第二節(jié) 生物技術與食品包裝酶是一個催化劑，用于食品包裝可對食品產(chǎn)生特殊保護作用。腐敗變質(zhì)和氧化是食品腐變得兩大主要原因，這就要求我們在食品儲藏過程中第一要除氧，第二要除菌。葡萄糖氧化酶（EFAD）：含有對氧非常專一抱負抗氧作用，是抱負除氧辦法。一、酶工程在食品包裝中應用第26頁第26頁一、酶工程在食品包裝中應用溶菌酶最大特點是可消除微生物繁殖，只食品包裝上用作防腐劑，對人體無害，可代替有害化學防腐劑。轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶是一個催化酰基轉(zhuǎn)移反應酶，能夠通過形成蛋白質(zhì)分子間共價鍵，催化蛋白質(zhì)分子聚合和交聯(lián)，因而使食品小分子結(jié)合在一起

10、。第27頁第27頁二、基因工程在食品包裝中應用因老式塑料廢棄物很難降解，是白色污染罪魁禍首，因此可降解塑料是當今研究熱點。-羥基脂肪酸（PHA）是一類微生物合成大分子聚合物，其結(jié)構簡樸，是可生物降解材料研究熱點。第28頁第28頁三、包裝批示劑在食品包裝中應用包裝批示劑主要是利用化學、微生物和動力學辦法通過批示劑顏色改變統(tǒng)計包裝商品在生命周期內(nèi)商品質(zhì)量改變，主要研究結(jié)果有滲漏批示劑和保險批示劑。四、生物信息技術在食品包裝中應用近幾年基因芯片技術開始在食品與包裝工業(yè)中嶄露頭角，基因芯片在包裝中應用主要是對致病微生物檢測、對包裝物特定蛋白檢測和包裝獨立分析與檢測。第29頁第29頁本章內(nèi)容生物技術與食

11、品生產(chǎn)生物技術與食品包裝生物技術與食品檢測轉(zhuǎn)基因食品檢測生物技術與未來食品工業(yè)12345第30頁第30頁第三節(jié) 生物技術與食品檢測 食品中一些大分子或小分子能夠直接或間接成為抗原，使免疫學技術成為研究和檢測食品快速、靈敏、專一、高效辦法。抗原抗體作用是免疫學基礎?？乖贵w特異性結(jié)合結(jié)果，能夠通過酶促顯色反應、熒光反應、放射性同位素等辦法來顯示，由此建立了一系列敏感而實用標識技術。一、免疫學技術應用第31頁第31頁二、分子生物學技術應用分子生物學飛速發(fā)展，也為食品檢測提供了先進技術手段，其中PCR 技術，由于含有快速、特異、靈敏特點，在檢測食品中致病微生物和追蹤傳染源方面已被廣泛應用，尤其適合于

12、那些培養(yǎng)困難細菌和抗原性復雜細菌檢測鑒定。PCR檢測第32頁第32頁三、生物傳感器技術應用生物傳感器選取選擇性良好生物材料（比如酶、DNA和抗原等）作為分子辨認原件，當待測物與分子辨認原件特異性結(jié)合后，所產(chǎn)生復合物（或光、熱等）通過信號轉(zhuǎn)換器變成能夠輸出電信號、光信號等并予以放大輸出，從而得到相應檢測結(jié)果。其含有較好敏感性和特異性，操作簡樸、反應速度快等特點。第33頁第33頁本章內(nèi)容生物技術與食品生產(chǎn)生物技術與食品包裝生物技術與食品檢測轉(zhuǎn)基因食品檢測生物技術與未來食品工業(yè)12345第34頁第34頁第四節(jié) 轉(zhuǎn)基因食品檢測轉(zhuǎn)基因食品已逐步進入普通百姓生活，為保護廣大消費者權益，滿足其選擇權和知情權

13、以及出于國際貿(mào)易需要，轉(zhuǎn)基因食品檢測越來越引起注重。對轉(zhuǎn)基因食品貼示標簽，或是對轉(zhuǎn)基因與非轉(zhuǎn)基因原料進行分別輸送，轉(zhuǎn)基因原料和食品檢測都是必不可少。轉(zhuǎn)基因食品檢測辦法是對轉(zhuǎn)基因食品進行擬定、生產(chǎn)和管理必要手段。轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢測，其實質(zhì)就是檢測轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品中是否存在外源 DNA序列或重組蛋白產(chǎn)物。第35頁第35頁一、轉(zhuǎn)基因食品PCR檢測聚合酶鏈反應(PCR) 技術應用于轉(zhuǎn)基因食品檢測，其敏感、快速、簡便特點是其它檢測技術所無法比擬。PCR 技術是當前檢測轉(zhuǎn)基因食品慣用辦法，當前它對轉(zhuǎn)基因食品定量檢測辦法日趨成熟，而對特定轉(zhuǎn)基因生物 DNA進行定量檢測研究也快速發(fā)展。第36頁第36頁二、轉(zhuǎn)基因食品EL

14、ISA檢測轉(zhuǎn)基因食品也能夠通過轉(zhuǎn)基因表示產(chǎn)物蛋白質(zhì)進行檢測，ELISA 辦法是檢測轉(zhuǎn)基因作物中重組蛋白產(chǎn)物慣用辦法。在美國和日本已經(jīng)出現(xiàn)了定量檢測轉(zhuǎn)基因“新”蛋白質(zhì)試劑盒。第37頁第37頁三、 轉(zhuǎn)基因食品生物芯片檢測生物芯片是轉(zhuǎn)基因食品檢測新辦法。我國成都百奧生物信息科技有限公司生產(chǎn)BTI-TGP 轉(zhuǎn)基因植物檢測型芯片，通過檢測外來基因序列(DNA 序列)，可鑒定該植物是否含有轉(zhuǎn)基因成份。這類辦法和當前已知同類PCR 法相比，除操作簡便、快速、結(jié)果準確外，含有高通量特性，處理了轉(zhuǎn)基因檢測中樣品核酸制備中困難，同時可減少檢測成本和所需時間。第38頁第38頁本章內(nèi)容生物技術與食品生產(chǎn)生物技術與食品包裝生物技術與食品檢測轉(zhuǎn)基因食品檢測生物技術與未來食品工業(yè)12345第39頁第39頁第五節(jié) 生物技術與未來食品工業(yè)首先，食品生產(chǎn)模式發(fā)生“綠色位移”。另一方面，食品加工“重心前移”。第三，“食品安全”內(nèi)涵發(fā)生改變。第四，食品產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)綜合利用和零排放。 一、新時代食品工業(yè)呈現(xiàn)新特點第40頁第40頁二、當代生物技術在未來食品工業(yè)上應用食品生物技術已成為食品工業(yè)支柱，是未來發(fā)展最快食品工業(yè)技