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1、现代生化实验技术在食品、营养方面的使用程度食品101 郑庆高 5603110053摘要：生物化学的发展历程虽然不是很长，但是他的应用却一直广泛存在于人们的日常生活中。随着科学技术的发展，生化实验技术也有了很大的发展。它现在不仅仅是实验室里研究的一个产物，已经有相当大的一部分应用到了食品、营养方面。下面将对现代生化实验技术在食品、营养方面的应用做一些综述。关键词：生化分离技术、生化检测、细胞破碎技术、层析技术、盐析沉淀、食品营养。正文：一、 细胞破碎技术：1、 细胞破碎技术：是指利用外力破坏细胞膜和细胞壁，使细胞内容物包括目的产物成分释放出来的技术，是分离纯化细胞内合成的非分泌型生化物质（产品）
2、的基础。2、 几种常见的破碎原理： 机械破碎方法：在高速离心机的作用下将细胞的组织破碎； 物理破碎方法：利用温度差、压力差、超声波等物理强度因素细胞破碎的方法； 化学破碎方法：利用有机溶济、表面活性剂等化学因素使细胞破碎； 酶学破碎方法：利用酶的催化分解作用使细胞溶解，常用的有外加酶制剂、自溶法。3、 应用：细胞破碎以后，我们才能从中提取我们想要的物质。比如从细胞中提取的一些多肽类物质：脑肽、吗啡肽等物质。二、 层析技术；层析技术主要包含吸附、分配、离子交换、亲和层析等方法，是生物化学实验中一项重要的实验手段。也是分离方法中很重要的一种。利用层析技术可以对物质的某些组成进行分析，其代表是对啤酒
3、中的某些物质的测定有着巨大的作用。用蛋白质快速层析系统（FPLC）的几种层析技术对啤酒中的含氮化合物组成进行了研。利用Suprose6/Superose12体积排阻柱对啤酒经透析得到的蛋白质成分分析表明，啤酒多肤物质的分子量范围分布相对较广，包括不连续分布的高分子量组分（30万、50万）、分子量6万、4万的中分子组分和分子量在50002万连续分布的低分子量组分。又对分子量大于4万和界于46万的组分进行了进一步离子交换柱分析。对全大麦、80%大麦芽加20%烤制麦芽、全小麦芽为原料的啤酒进行层析比较，发现明显的差别，对分子量大于4万和界于46万组分的柱层析分析也得到一致的结果。实验还发现,虽然Su
4、perose12是设计用于侧定大分子组分的，却意外地发现其适合测定啤酒中的低分子含氮化合物如腺漂吟和鸟漂吟，反相柱对啤酒的低聚肤进行分析，证实了啤酒低聚肽的复杂组成。三、 离心是蛋白质、酶、核酸及细胞亚组分分离的最常用的方法之一，也是生化实验室中常用的分离、纯化或澄清的方法。尤其是超速冷冻离心已经成为研究生物大分子实验室中的常用技术方法。离心原理：将样品放入离心机转头的离心管内，离心机驱动时，样品液就随离心管做匀速圆周运动，于是就产生了一个向外的离心力。由于不同颗粒的质量、密度、大小及形状等彼此各不相同，在同一固定大小的离心场中沉降速度也就不相同，由此便可以得到相互间的分离。（一）差速离心法它
5、利用不同的粒子在离心力场中沉降的差别，在同一离心条件下，沉降速度不同，通过不断增加相对离心力，使一个非均匀混合液内的大小、形状不同的粒子分部沉淀。操作过程中一般是在离心后用倾倒的办法把上清液与沉淀分开，然后将上清液加高转速离心，分离出第二部分沉淀，如此往复加高转速，逐级分离出所需要的物质。差速离心的分辨率不高，沉淀系数在同一个数量级内的各种粒子不容易分开，常用于其他分离手段之前的粗制品提取。（二）速率区带离心法速率区带离心法是在离心前于离心管内先装入密度梯度介质（如蔗糖、甘油、KBr、CsCl等），待分离的样品铺在梯度液的顶部、离心管底部或梯度层中间，同梯度液一起离心。离心后在近旋转轴处（X1
6、）的介质密度最小，离旋转轴最远处（X2）介质的密度最大，但最大介质密度必须小于样品中粒子的最小密度，即Pm。这种方法是根据分离的粒子在梯度液中沉降速度的不同，使具有不同沉降速度的粒子处于不同的密度梯度层内分成一系列区带，达到彼此分离的目的。梯度液在离心过程中以及离心完毕后，取样时起着支持介质和稳定剂的作用，避免因机械振动而引起已分层的粒子再混合。由于Pm可知S0，因此该离心法的离心时间要严格控制，既有足够的时间使各种粒子在介质梯度中形成区带，又要控制在任一粒子达到沉淀前。如果离心时间过长，所有的样品可全部到达离心管底部；离心时间不足，样品还没有分离。由于此法是一种不完全的沉降，沉降受物质本身大
7、小的影响较大，一般是应用在物质大小相异而密度相同的情况。常用的梯度液有Ficoll、Percoll及蔗糖。（三）等密度离心法等密度离心法是在离心前预先配制介质的密度梯度，此种密度梯度液包含了被分离样品中所有粒子的密度，待分离的样品铺在梯度液顶上或和梯度液先混合，离心开始后，当梯度液由于离心力的作用逐渐形成底浓而管顶稀的密度梯度，与此同时原来分布均匀的粒子也发生重新分布。当管底介质的密度大于粒子的密度，即mP时粒子上浮；在弯顶处Pm时，则粒子沉降，最后粒子进入到一个它本身的密度位置即Pm，此时dx/dt为零粒子不再移动，粒子形成纯组份的区带，与样品粒子的密度有关，而与粒子的大小和其他参数无关，因
8、此只要转速、温度不变，则延长离心时间也不能改变这些粒子的成带位置。此法一般应用于物质的大小相近，而密度差异较大时。常用的梯度液是CsCl。离心在食品营养中的应用：通过离心进行产品的杂质的初步分离，酶制剂行业中，利用离心技术分离和纯化酶，使得酶的纯度更高，更好的增加催化活性。四、 电泳技术：电泳：是指带电颗粒在电场中的移动。是两性离子化合物，可以电离带不同的电荷。醋酸纤维素薄膜电泳法：醋酸纤维素是提纤维素的羟基乙酰化形成的纤维素醋酸酯。由该物质制成的薄膜称为醋酸纤维素薄膜。这种薄膜对蛋白质样品吸附性小，几乎能完全消除纸电泳中出现的“拖尾”现象，又因为膜的亲水性比较小，它所容纳的缓冲液也少，电泳时
9、电流的大部分由样品传导，所以分离速度快，电泳时间短，样品用量少，5g的蛋白质可得到满意的分离效果。因此特别适合于病理情况下微量异常蛋白的检测。醋酸纤维素膜经过冰醋酸乙醇溶液或其它透明液处理后可使膜透明化有利于对电泳图谱的光吸收扫描测定和膜的长期保存。（二）凝胶电泳以淀粉胶、琼脂或琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶等作为支持介质的区带电泳法称为凝胶电泳。其中聚丙烯酰胺凝胶电泳（polyacrylamide gel electrophoresis，PAGE）普遍用于分离蛋白质及较小分子的核酸。琼脂糖凝胶孔径较大，对一般蛋白质不起分子筛作用，但适用于分离同工酶及其亚型，大分子核酸等应用较广，（三）等电聚焦电
10、泳技术等电聚焦（isoelectric focusing，IEF）是60年代中期问世的一种利用有pH梯度的介质分离等电点不同的蛋白质的电泳技术。由于其分辨率可达0.01pH单位，因此特别适合于分离分子量相近而等电点不同的蛋白质组分。应用：电泳分离一些利用微生物发酵的产生的产品。五、酶工程技术 (一)在食品发酵生产中的应用 酶是活细胞产生的具有高效催化功能、高度专一性和高度受控性的一类特殊生物催化剂。酶工程是现代生化技术的一个重要组成部分,酶工程又称酶反应技术,是在一定的生物反应器内,利用生物酶作为催化剂,使某些物质定向转化的工艺技术,包括酶的研制与生产,酶和细胞或细胞器的固定化技术,酶分子的修
11、饰改造,以及生物传感器等。酶工程技术在发酵生产中主要用于两个方面,一是用酶技术处理发酵原料,有利于发酵过程的进行。如啤酒酿制过程,主要原料麦芽的质量欠佳或大麦、大米等辅助原料使用量较大时,会造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纤维素酶的活力不足,使糖化不充分、蛋白质降解不足,从而减慢发酵速度,影响啤酒的风味和收率。使用微生物淀粉酶、蛋白酶、一葡聚糖酶等制剂,可补充麦芽中酶活力不足的缺陷,提高麦汁的可发酵度和麦汁糖化的组分,缩短糖化时间,减少麦皮中色素、单宁等不良杂质在糖化过程中浸出,从而降低麦汁色泽。二是用酶来处理发酵菌种的代谢产物,缩短发酵过程,促进发酵风味的形成。啤酒中的双乙酰是影响啤酒风味的主要因素,是判断啤酒成熟的主要指标。当啤酒中双乙酰的浓度超过阈值时,就会产生一种不愉快的馊酸味。双乙酰是由酵母繁殖时生成的-乙酰乳酸和-乙酰羟基丁酸氧化脱羧而成的,一般在啤酒发酵后期还原双乙酰需要约510d 的时间。崔进梅等报道,发酵罐中加入-乙酰乳酸脱羧酶能催化-乙酰乳酸直接形成羧基丁酮,可缩短发酵周期,减少双乙酰含量参考文献：生物化学原理 张楚富生物大分子的结构和功能 陈惠黎生物化学实验技术和方法 王宪泽
