第一章食品生物技術(shù)概述

第一章食品生物技術(shù)概述第一節(jié)生物技術(shù)一、什么是生物技術(shù)二、生物技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史三、生物技術(shù)內(nèi)容及其內(nèi)在聯(lián)系四、生物技術(shù)及其產(chǎn)品的特點(diǎn)五、生物技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用一、什么是生物技術(shù)生物技術(shù)一詞最早是在1919年由匈牙利農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)家艾里基（K.Ereky）提出的，當(dāng)時(shí)他對(duì)生物技術(shù)的定義為“凡是以生物機(jī)體為原料，不論其用何種生產(chǎn)方法進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)”。20世紀(jì)70年代末、80年代初，由于分子生物學(xué)、DNA重組技術(shù)的出現(xiàn)以及某些基因工程產(chǎn)品如重組胰島素、重組人生長(zhǎng)激素等的問世，人們又縮小了“生物技術(shù)”這一概念的范疇，認(rèn)為只有基因工程等一類具有現(xiàn)代化生物技術(shù)內(nèi)涵或以分子生物學(xué)為基礎(chǔ)的技術(shù)才稱得上為生物技術(shù)，而把原先已相當(dāng)成熟的發(fā)酵技術(shù)、酶催化技術(shù)、生物轉(zhuǎn)化技術(shù)、原生質(zhì)體融合技術(shù)等都排斥在外。后來，由國(guó)際經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（IECDO）在1982年提出的對(duì)生物技術(shù)的定義才為多數(shù)人所接受。此定義為：生物技術(shù)（Biotechnology）是指人們以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合先進(jìn)的工程技術(shù)手段和其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達(dá)到某種目的。二、生物技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史（一）經(jīng)驗(yàn)生物技術(shù)時(shí)期（二）近代生物技術(shù)建立時(shí)期（三）近代生物技術(shù)的全盛時(shí)期（四）現(xiàn)代生物技術(shù)（一）經(jīng)驗(yàn)生物技術(shù)時(shí)期經(jīng)驗(yàn)生物技術(shù)時(shí)期是指?jìng)鹘y(tǒng)生物技術(shù)時(shí)期的初期形式，傳統(tǒng)生物技術(shù)從史前時(shí)代起就一直為人們所利用。在舊石器時(shí)代后期，先民就會(huì)利用谷物造酒。公元10世紀(jì)，已經(jīng)使用活疫苗預(yù)防天花。在西方，蘇美爾人和巴比倫人在公元前6000年就已開始啤酒發(fā)酵。埃及人則在公元前4000年就開始制作面包。另有公元前25世紀(jì)時(shí)古代巴爾干地區(qū)的人開始制作酸奶。根據(jù)生物技術(shù)的定義，上述的生活或生產(chǎn)實(shí)踐都應(yīng)歸屬于生物技術(shù)。但因科學(xué)技術(shù)的落后，這些活動(dòng)只局限于實(shí)踐的范疇，而沒有上升到理論階段，所以這一階段發(fā)展緩慢。盡管如此，經(jīng)驗(yàn)生物技術(shù)還是十分寶貴的，它為其后相關(guān)理論的創(chuàng)立打下了一定的基礎(chǔ)。（二）近代生物技術(shù)建立時(shí)期這一時(shí)期是與顯微鏡的發(fā)明、微生物的發(fā)現(xiàn)和微生物學(xué)的創(chuàng)立密切相關(guān)的。19世紀(jì)60年代，法國(guó)科學(xué)家L.Pasteur首先證實(shí)了發(fā)酵是由微生物引起的。隨后Koch建立了微生物的純培養(yǎng)技術(shù)，從而為發(fā)酵技術(shù)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)，使發(fā)酵技術(shù)進(jìn)入了科學(xué)的發(fā)展軌道。19世紀(jì)中后期，酶學(xué)和酶生物技術(shù)開始萌芽。首先是1876年德國(guó)L.Kunne創(chuàng)造了“Enzyme”一字，即“酶”；1892年德國(guó)的E.Büchner發(fā)現(xiàn)了磨碎后的酵母細(xì)胞仍能進(jìn)行酒精的發(fā)酵，并認(rèn)為這是酵母細(xì)胞中的一系列酶在起作用的緣故；1913年德國(guó)的L.Michaelis和M.L.Mentem利用物理化學(xué)原理提出了酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的表達(dá)式；1926年美國(guó)的生物學(xué)家嗄薩姆納（J.Sumner）證明了結(jié)晶脲酶、胃蛋白酶和過氧化氫酶是蛋白質(zhì)。1929年英國(guó)的醫(yī)生A.Fleming發(fā)現(xiàn)青霉素，并開始了對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)10多年的不懈研究。1937年馬摩里（Mamoli）和維賽龍（Vercellone）提出了微生物轉(zhuǎn)化法。本時(shí)期是微生物學(xué)家通過對(duì)微生物形態(tài)、生理的研究后建立的，并直接為生產(chǎn)提供了更多的技術(shù)服務(wù)，催生了不少的新產(chǎn)業(yè)。此外，還出現(xiàn)了一些與微生物學(xué)相關(guān)的分支學(xué)科，如細(xì)菌學(xué)、工業(yè)微生物學(xué)等，為推動(dòng)近代生物技術(shù)進(jìn)入全盛時(shí)期創(chuàng)造了條件。（三）近代生物技術(shù)的全盛時(shí)期到了20世紀(jì)20年代，工業(yè)生產(chǎn)中開始采用大規(guī)模的純種培養(yǎng)技術(shù)發(fā)酵化工原料，如丙酮、丁醇等。20世紀(jì)50年代，在青霉素大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)的帶動(dòng)下，發(fā)酵工業(yè)和酶制劑工業(yè)進(jìn)入了迅速發(fā)展階段。這一時(shí)期的起始標(biāo)志是青霉素工業(yè)開發(fā)獲得成功，主要技術(shù)特征是利用了微生物的純培養(yǎng)技術(shù)、深層通氣攪拌發(fā)酵技術(shù)和代謝控制發(fā)酵技術(shù)等。它帶動(dòng)了一批微生物次級(jí)代謝和新的初級(jí)代謝物產(chǎn)品的開發(fā)，并激發(fā)了原有生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造。此外，一批以酶為催化劑的生物轉(zhuǎn)化過程生產(chǎn)的產(chǎn)品問世，加上酶和細(xì)胞固定化技術(shù)的應(yīng)用使近代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)達(dá)到了一個(gè)全盛時(shí)期。相對(duì)于下面所述的現(xiàn)代生物技術(shù)，經(jīng)驗(yàn)生物技術(shù)時(shí)期、近代生物技術(shù)建立和全盛時(shí)期又稱為傳統(tǒng)生物技術(shù)時(shí)期。（四）現(xiàn)代生物技術(shù)現(xiàn)代生物技術(shù)是以20世紀(jì)70年代DNA重組技術(shù)的建立為標(biāo)志。1944年Avery等闡明了DNA是遺傳信息的攜帶者。1953年Watson和Crick提出了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，闡明了DNA的半保留復(fù)制模型，從而開辟了分子生物學(xué)研究的新紀(jì)元。1961年M.Nirenberg等破譯了遺傳密碼，揭開了DNA編碼的遺傳信息是如何傳遞給蛋白質(zhì)的秘密。1973年Boyer和Cohen建立了DNA體外重組技術(shù)，標(biāo)志著生物技術(shù)的核心技術(shù)—基因工程技術(shù)的開始。1982年美國(guó)的Eli-Lilly藥廠將第一個(gè)基因工程產(chǎn)品—胰島素投入市場(chǎng)。隨著細(xì)胞融合技術(shù)及單克隆抗體技術(shù)的相繼成功，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)植物細(xì)胞的大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)，同時(shí)固定化生物催化劑也得到廣泛應(yīng)用，新型反應(yīng)器不斷涌現(xiàn)，形成了具有劃時(shí)代意義的現(xiàn)代生物技術(shù)?，F(xiàn)代生物技術(shù)的主要技術(shù)特征是運(yùn)用了DNA重組技術(shù)、細(xì)胞融合技術(shù)、單克隆抗體技術(shù)、細(xì)胞固定化技術(shù)、動(dòng)植物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)和現(xiàn)代化生物化工技術(shù)的成果進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)，使生物技術(shù)從原有的鮮為人知的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，一躍成為代表21世紀(jì)的技術(shù)發(fā)展方向、具有遠(yuǎn)大發(fā)展前景的新興學(xué)科和朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。三、生物技術(shù)內(nèi)容及其內(nèi)在聯(lián)系（一）基因工程（Geneengineering）（二）細(xì)胞工程（Cellengineering）（三）酶工程（Enzymeengineering）（四）發(fā)酵工程(Fermentationengineering)（五）蛋白質(zhì)工程（Proteinengineering）（一）基因工程（Geneengineering）基因工程也叫基因操作、遺傳工程或重組體DNA技術(shù)，其主要原理是以分子遺傳學(xué)為基礎(chǔ)，利用人工方法把生物的遺傳物質(zhì)分離出來，在體外進(jìn)行切割、拼接和重組。然后將重組的DNA導(dǎo)入某種宿主細(xì)胞中，從而改變它們的遺傳性質(zhì)；也可以使新的遺傳信息在新的宿主細(xì)胞中大量表達(dá)，以獲得基因產(chǎn)物（多肽或蛋白質(zhì)）。這種創(chuàng)造新生物并給予新生物以特殊功能的過程就稱為基因工程。但嚴(yán)格的講，基因工程的含義更為廣泛，還可以包括除DNA重組技術(shù)以外的一些其它可使生物基因組結(jié)構(gòu)得到改造的技術(shù)。目前，基因工程有一些成功應(yīng)用的報(bào)道。如利用微生物生產(chǎn)動(dòng)物蛋白質(zhì)、人體生長(zhǎng)激素、干擾素等。在食品工業(yè)上，細(xì)菌和真菌的改良菌株已影響到傳統(tǒng)的面包焙烤和干酪的制備，并對(duì)發(fā)酵食品的風(fēng)味和組分進(jìn)行控制；在農(nóng)業(yè)上，基因工程已用于品種的改良，如培育出玉米新品種（高直鏈淀粉含量、低膠凝溫度以及無脂肪的甜玉米）和番茄新品種（高固體含量強(qiáng)風(fēng)味）等。（二）細(xì)胞工程（Cellengineering）細(xì)胞工程是指應(yīng)用細(xì)胞學(xué)的方法，以組織、細(xì)胞和細(xì)胞器為對(duì)象進(jìn)行操作，在體外條件下進(jìn)行培養(yǎng)、繁殖或人為地使細(xì)胞的某些生物學(xué)特性按人們的意愿進(jìn)行改造，從而達(dá)到改良生物品種和創(chuàng)造新品種，加速動(dòng)、植物個(gè)體的繁育，或獲得某種有用的物質(zhì)。它包括動(dòng)、植物細(xì)胞的體外培養(yǎng)技術(shù)、細(xì)胞融合技術(shù)及細(xì)胞器移植技術(shù)等。目前利用細(xì)胞融合技術(shù)已培育出番茄、馬鈴薯、煙草和短牽牛等雜種植株；利用植物細(xì)胞培養(yǎng)可以獲得許多特殊的產(chǎn)品，如生物堿類、色素、激素、抗腫瘤藥物等；利用動(dòng)物培養(yǎng)可以用來大規(guī)模地生產(chǎn)藥品，如干擾素、人體激素、疫苗和單克隆抗體等。（三）酶工程（Enzymeengineering）酶工程是利用酶、細(xì)胞器或細(xì)胞所具有的特異催化功能，或?qū)γ高M(jìn)行修飾改造，并借助生物反應(yīng)器和工藝過程來生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品的一項(xiàng)技術(shù)。它包括酶的生產(chǎn)技術(shù)和固定化技術(shù)、細(xì)胞固定化技術(shù)、酶分子修飾改造技術(shù)及酶反應(yīng)器的設(shè)計(jì)等技術(shù)。酶工程的主要任務(wù)是：通過人們的預(yù)先設(shè)計(jì)、經(jīng)過人工操作控制而獲得大量所需的酶，并通過各種方法使酶發(fā)揮其最大的催化功能。（四）發(fā)酵工程(Fermentationengineering)利用微生物生長(zhǎng)速度快、生長(zhǎng)條件簡(jiǎn)單以及代謝過程特殊的特點(diǎn)，在適宜的條件下，通過現(xiàn)代化工工程技術(shù)手段，利用微生物的某種特定功能生產(chǎn)出人類需要的產(chǎn)品的過程稱為發(fā)酵工程，也稱微生物工程。它處于生物工程的中心地位，大多數(shù)生物工程的目標(biāo)產(chǎn)物都是通過發(fā)酵工程來實(shí)現(xiàn)的。（五）蛋白質(zhì)工程（Proteinengineering）蛋白質(zhì)工程是20世紀(jì)80年代初誕生的一個(gè)新興生物技術(shù)領(lǐng)域，它是指在基因工程基礎(chǔ)上，結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)晶學(xué)和蛋白質(zhì)化學(xué)等多學(xué)科，通過對(duì)基因的定向改造而對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行定位突變，從而達(dá)到對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，從而生產(chǎn)出能夠滿足人們需要的新型蛋白質(zhì)。四、生物技術(shù)及其產(chǎn)品的特點(diǎn)（一）生物技術(shù)的特點(diǎn)（二）生物技術(shù)產(chǎn)品的特點(diǎn)（一）生物技術(shù)的特點(diǎn)1．發(fā)展迅速2．高效低耗3．不可取代性4．競(jìng)爭(zhēng)激烈5．涉及社會(huì)問題1．發(fā)展迅速近年來，現(xiàn)代生物技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。首先，在農(nóng)業(yè)方面，自1983年轉(zhuǎn)基因煙草和馬鈴薯首次問世以來，轉(zhuǎn)基因水稻、小麥、玉米、馬鈴薯、棉花、大豆、油菜等轉(zhuǎn)基因植物相繼出現(xiàn)并大面積種植，現(xiàn)已有120多種轉(zhuǎn)基因植物。其次，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物如轉(zhuǎn)基因鼠、魚、豬、牛、雞已經(jīng)陸續(xù)被克隆出來。尤其是轉(zhuǎn)基因羊“多莉”、“元元”、“陽(yáng)陽(yáng)”、“歡歡”和“慶慶”的出現(xiàn)，使克隆技術(shù)又上了一個(gè)新臺(tái)階。人類基因組計(jì)劃自1990年以來不斷加速，同時(shí)也使細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程及蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用得到迅猛的發(fā)展，使生物技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)全新的階段。2．高效低耗現(xiàn)代生物技術(shù)以可再生的生物資源為原料生產(chǎn)食品或藥品，從而可獲得過去難以得到的足量的產(chǎn)品。如1g胰島素須要從7.5公斤新鮮胰臟中才能提取得到，目前世界上糖尿病患者有6,000萬(wàn)人，每人每年約需1g胰島素，這樣總計(jì)需要45億公斤新鮮胰臟做原料。而利用基因“工程菌”生產(chǎn)1g胰島素，只需20升發(fā)酵液。我國(guó)有13億人口，占世界人口的22%，而耕地只占世界的7%；未來25年全球的糧食需求將增長(zhǎng)60%，但耕地卻有可能不斷減少。生物技術(shù)的發(fā)展，特別是轉(zhuǎn)基因植物能夠大幅度提高糧食產(chǎn)量，從而為徹底解決世界人口增長(zhǎng)速度高于糧食增長(zhǎng)速度所帶來的溫飽問題提供了根本性的出路。由此可見，生物技術(shù)的應(yīng)用具有高效低耗的特點(diǎn)。3．不可取代性在生物技術(shù)中，基因工程的商業(yè)價(jià)值集中體現(xiàn)在生物制藥行業(yè)，生物制藥的焦點(diǎn)又集中在尋找疾病相關(guān)基因上。一個(gè)基因可以成就一個(gè)企業(yè)，甚至帶動(dòng)一個(gè)產(chǎn)業(yè)，其商業(yè)價(jià)值難以估計(jì)。一個(gè)具有重要功能的相關(guān)疾病基因的專利，轉(zhuǎn)讓價(jià)值一般以千萬(wàn)美元計(jì)，而以此開發(fā)的基因藥物年銷售額可高達(dá)幾十億美元。例如，肥胖基因的技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)用總計(jì)超過了7,000萬(wàn)美元；促紅細(xì)胞生成素(EPO)的全球市場(chǎng)銷售額已達(dá)到34億美元。因此生物技術(shù)無論從技術(shù)效益方面或者是經(jīng)濟(jì)效益，與其他技術(shù)相比具有不可取代的作用。4．競(jìng)爭(zhēng)激烈由于基因是一種有限的資源，其商業(yè)價(jià)值又如此之高，該領(lǐng)域已出現(xiàn)了趨于白熱化的“基因爭(zhēng)奪戰(zhàn)”。一些發(fā)達(dá)國(guó)家和跨國(guó)公司爭(zhēng)相對(duì)發(fā)展中國(guó)家進(jìn)行基因偷獵，以期得到和克隆相關(guān)疾病的基因，并競(jìng)相申請(qǐng)專利，從中獲取高額利潤(rùn)。例如，據(jù)報(bào)道，美國(guó)的塞萊拉公司已經(jīng)申請(qǐng)了１萬(wàn)多項(xiàng)關(guān)于基因的專利，因塞特公司申請(qǐng)了6,300多項(xiàng)基因?qū)＠?，人類基因科學(xué)公司（HGS）也已經(jīng)申請(qǐng)了6,700多項(xiàng)基因?qū)＠?。另外日本、法?guó)、我國(guó)也積極加入了這場(chǎng)激烈的爭(zhēng)奪戰(zhàn)。5．涉及社會(huì)問題由于生物技術(shù)的飛速發(fā)展，正在引發(fā)越來越多的法律、政治、經(jīng)濟(jì)、宗教、社會(huì)公德及倫理道德等十分棘手的問題。例如，是否可以對(duì)人的基因授予專利，基因是否屬于科學(xué)發(fā)現(xiàn)，是否應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)干細(xì)胞研究，轉(zhuǎn)基因食品是否安全，生物技術(shù)會(huì)不會(huì)影響生態(tài)平衡和造成環(huán)境污染等。所有這些問題，都需要得到及時(shí)而有效的解決，以避免現(xiàn)代生物技術(shù)引發(fā)社會(huì)動(dòng)亂和變成人類的災(zāi)難。（二）生物技術(shù)產(chǎn)品的特點(diǎn)1．生物技術(shù)產(chǎn)品概述2．生物技術(shù)產(chǎn)品的特點(diǎn)1．生物技術(shù)產(chǎn)品概述生物技術(shù)工業(yè)產(chǎn)品的出現(xiàn)只有近百年的歷史，按照其發(fā)展的過程可分為古時(shí)代、巴斯德時(shí)代和現(xiàn)代生物技術(shù)時(shí)代三個(gè)產(chǎn)品階段。古時(shí)代的生物技術(shù)產(chǎn)品有：啤酒、蘋果酒、發(fā)酵面包等；當(dāng)時(shí)，人們還沒有認(rèn)識(shí)微生物與發(fā)酵的關(guān)系，一切靠經(jīng)驗(yàn)，所以產(chǎn)品的附加值很低；巴斯德時(shí)代的生物技術(shù)產(chǎn)品有：抗生素、單細(xì)胞蛋白、酶、有機(jī)溶劑、維生素、生物殺蟲劑等；由于微生物技術(shù)、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程等生物技術(shù)的產(chǎn)生及發(fā)展，這個(gè)時(shí)期生物技術(shù)產(chǎn)品的附加值比較高；現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)品有：基因工程藥物、轉(zhuǎn)基因植物、克隆動(dòng)物、DNA芯片、生物傳感器等；由于現(xiàn)代生物技術(shù)與信息技術(shù)、新材料技術(shù)、新能源技術(shù)、海洋技術(shù)等一起構(gòu)成了新技術(shù)革命的主力，使食品、醫(yī)藥、化學(xué)、能源、采礦等工業(yè)部門的生產(chǎn)效率極大的提高，產(chǎn)品的附加值很高。時(shí)期名稱采用技術(shù)附加值第一代產(chǎn)品啤酒、蘋果酒、發(fā)酵面包、醋自然發(fā)酵很低

第二代產(chǎn)品抗生素、單細(xì)胞蛋白質(zhì)、酶、乙醇、丙酮、維生素、氨基酸初步的物理、化學(xué)遺傳分析、細(xì)胞雜交、物理化學(xué)、誘變育種等高第三代產(chǎn)品基因藥物、DNA芯片、生物導(dǎo)彈基因工程、細(xì)胞工程等很高表1-1生物技術(shù)各期產(chǎn)品2．生物技術(shù)產(chǎn)品的特點(diǎn)（1）目的產(chǎn)物產(chǎn)率低（2）初始物料組成復(fù)雜（1）目的產(chǎn)物產(chǎn)率低通過生物技術(shù)獲得的產(chǎn)品，一方面受到生物體或生物原料的內(nèi)部復(fù)雜結(jié)構(gòu)的影響，另一方面還受到技術(shù)條件和環(huán)境條件的制約，使得生物技術(shù)產(chǎn)品的目的產(chǎn)物產(chǎn)率比較低。例如一種基因工程藥物生產(chǎn)的主要程序是：目的基因的克隆，構(gòu)建DNA重組體，將DNA重組體轉(zhuǎn)入宿主菌構(gòu)建工程菌，外源基因表達(dá)產(chǎn)物及其分離純化等，具體的步驟還會(huì)隨著生產(chǎn)條件的不同而有所改變，如受到原料理化性質(zhì)、產(chǎn)物代謝、高技術(shù)、精密儀器設(shè)備的制約，還受到溫度、pH、滲透壓等很多環(huán)境條件的影響，造成了目的產(chǎn)物的產(chǎn)量較低。如，青霉素是微生物所產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物，其產(chǎn)量遠(yuǎn)比初級(jí)代謝產(chǎn)物量低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性能又不穩(wěn)定，青霉素的產(chǎn)量不高。（2）初始物料組成復(fù)雜生物技術(shù)產(chǎn)品不同于其他的一般產(chǎn)品，它的初始物料是生物原料。生物原料則指生物體的某一部分及生物生長(zhǎng)過程所能利用的物質(zhì)，如淀粉、糖蜜、纖維素等有機(jī)物，也包括一些無機(jī)化學(xué)品，甚至某些礦石，組成復(fù)雜，組分差別很大。特別是生物制品，它的原輔料都是采用血液、臟器組織、微生物、寄生蟲、動(dòng)物毒素等生物活性材料為起始材料，所以生物技術(shù)產(chǎn)品的初始物料組成具有不確定性、不穩(wěn)定性和復(fù)雜性的特點(diǎn)。五、生物技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用（一）生物技術(shù)與農(nóng)牧業(yè)（二）生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生（三）生物技術(shù)與環(huán)境保護(hù)（四）生物技術(shù)與食品工業(yè)（一）生物技術(shù)與農(nóng)牧業(yè)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已使生物技術(shù)滲透到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面。生物技術(shù)在農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用主要是運(yùn)用現(xiàn)代遺傳學(xué)的工具來增強(qiáng)動(dòng)、植物的有益性狀，以促進(jìn)產(chǎn)品增產(chǎn)。如轉(zhuǎn)基因的抗病、抗蟲植物，包括抗蟲棉、抗蟲水稻、抗蟲煙草、抗蟲番茄。植物組培快繁和植株脫毒，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛運(yùn)用于花卉、果樹的種苗培育，包括香蕉、柑桔、蘋果、葡萄、馬鈴薯、甘薯、草莓無毒苗等。酶工程目前主要應(yīng)用于飼料加工領(lǐng)域，加入淀粉酶可提高飼養(yǎng)動(dòng)物對(duì)非淀粉多糖(NSP)的利用率，加入蛋白酶可提高動(dòng)物對(duì)蛋白質(zhì)的吸收率，加入酶制劑，可以去除抗?fàn)I養(yǎng)因子，改善動(dòng)物的內(nèi)分泌，增強(qiáng)抗病能力，增強(qiáng)動(dòng)物的消化吸收能力。另外，植物單倍體培養(yǎng)、原生質(zhì)體融合、胚胎移植在動(dòng)植物育種和繁殖方面都取得了一定的成就；單細(xì)胞蛋白生產(chǎn)與微藻類培養(yǎng)使人們把未來農(nóng)業(yè)的希望寄托在微生物上，目前取得較大進(jìn)展；同時(shí)有益生物菌制劑、組培生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物、植物人工種子、獸用生物制品的開發(fā)都為農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)解決了生物技術(shù)之外技術(shù)不可解決的問題。（二）生物技術(shù)與醫(yī)藥衛(wèi)生生物技術(shù)首先在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域主要用于臨床醫(yī)藥生產(chǎn)方面的應(yīng)用，利用基因工程可以生產(chǎn)天然稀有的醫(yī)用活性多肽或蛋白質(zhì)，如干擾素和白細(xì)胞介素、尿激酶原激活因子、各種疫苗、胰島素和其它生長(zhǎng)激素等，基因工程制藥產(chǎn)業(yè)已經(jīng)初步形成。特別是青霉素的大規(guī)模液體深層發(fā)酵，對(duì)它的研究與生產(chǎn)開創(chuàng)了現(xiàn)代發(fā)酵工程之先河。隨著基因工程和酶工程的發(fā)展，抗生素及其它微生物代謝藥物的生產(chǎn)進(jìn)入一個(gè)新階段。例如更高效的抗腫瘤藥物羥基喜樹堿和前列腺素；通過基因誘變，使微生物產(chǎn)生新的合成途徑，從而獲得新的代謝產(chǎn)物；利用微生物產(chǎn)生的酶，對(duì)藥物進(jìn)行化學(xué)修飾，例如多種半合成青霉素的生產(chǎn)。其次，生物技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療診斷和設(shè)備方面。限制性酶的酶解片段長(zhǎng)度多態(tài)性分析方法可以檢測(cè)出突變的基因；等位特異性寡核苷酸探針檢測(cè)法可以診斷某些遺傳?。痪酆厦告?zhǔn)椒磻?yīng)也用于診斷疾病。免疫導(dǎo)向藥物又可稱為“生物導(dǎo)彈”，因其帶有單克隆抗體而能自動(dòng)導(dǎo)向，在生物體內(nèi)能夠與特定目標(biāo)細(xì)胞或組織結(jié)合，并由其攜帶的藥物產(chǎn)生治療作用。此外，生物技術(shù)還應(yīng)用于疫苗研制方面。目前用于人類疾病防治的疫苗有20多種，可分為傳統(tǒng)疫苗和新型疫苗。前者主要包括減毒活疫苗和滅活疫苗，后者則以基因疫苗為主?；蚬こ桃呙绲某晒?yīng)用為人類抵制傳染病的侵襲，確保整個(gè)群體的優(yōu)生優(yōu)育提供了強(qiáng)有力的保障。目前，我國(guó)開發(fā)重點(diǎn)是乙肝基因疫苗、狂犬疫苗和流感疫苗。（三）生物技術(shù)與環(huán)境保護(hù)生物技術(shù)在污染治理、環(huán)境監(jiān)測(cè)等方面發(fā)揮著重要的作用，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)清潔生產(chǎn)、工業(yè)廢棄物和城市生活垃圾的處理，有毒有害物質(zhì)的無害化處理等各個(gè)方面。它可以在常溫常壓和中性的條件下就地實(shí)施，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低廉、效果好、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)。（四）生物技術(shù)與食品工業(yè)食品工業(yè)是生物技術(shù)應(yīng)用的非常重要的領(lǐng)域。第二節(jié)食品生物技術(shù)概論一、什么是食品生物技術(shù)二、食品生物技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀三、未來食品生物技術(shù)的展望一、什么是食品生物技術(shù)食品生物技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用，是指以現(xiàn)代生命科學(xué)的研究成果為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)代工程技術(shù)手段和其他學(xué)科的研究成果，用全新的方法和手段設(shè)計(jì)新型的食品和食品原料。食品生物技術(shù)包括在食品加工制造上的所有生物技術(shù)，涉及到基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程、酶工程以及生物工程下游技術(shù)和現(xiàn)代分子檢測(cè)技術(shù)。它涵蓋了分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、免疫學(xué)、生理學(xué)、遺傳學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)、生物物理學(xué)等生物類學(xué)科，同時(shí)涉及信息學(xué)、電子學(xué)和化學(xué)等學(xué)科，是一門多學(xué)科相互滲透的綜合性技術(shù)。二、食品生物技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)史食品生物技術(shù)包括傳統(tǒng)食品生物技術(shù)和現(xiàn)代食品生物技