基因工程在食品科学中的应用【优制材料】

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1、第三节第三节 基因工程在食品产业中的应用基因工程在食品产业中的应用 利用基因工程利用基因工程改善食品改善食品原料的品质原料的品质 利用基因工程改进食品利用基因工程改进食品生产工艺生产工艺 利用基因工程生产利用基因工程生产食品添加剂及功能性食品食品添加剂及功能性食品1行业材料一、利用基因工程改善食品原料的品质一、利用基因工程改善食品原料的品质 （一）改良动物食品性状（一）改良动物食品性状 （二）改造植物性食品原料（二）改造植物性食品原料 （三）改造食品微生物（三）改造食品微生物 （四）培育高抗的新品种（四）培育高抗的新品种2行业材料（一）改良动物食品性状（一）改良动物食品性状l为了为了提高乳牛的

2、产奶量提高乳牛的产奶量，可将利用大肠杆菌基，可将利用大肠杆菌基因工程技术大量生产牛生长激素因工程技术大量生产牛生长激素(BST)，之后，之后注射到母牛体内，既可达到提高母牛产奶量的注射到母牛体内，既可达到提高母牛产奶量的目的，又不影响奶的质量。目的，又不影响奶的质量。3行业材料l为了为了改良牛奶品质改良牛奶品质：（1）提高牛奶中）提高牛奶中k-酪蛋白的含量：奶酪的产率与牛酪蛋白的含量：奶酪的产率与牛奶中奶中k-酪蛋白的含量成正比，应用基因工程将酪蛋白的含量成正比，应用基因工程将k-酪蛋白基因在奶牛乳腺中表达。酪蛋白基因在奶牛乳腺中表达。（2）生产无乳糖牛奶：乳糖是牛奶中的主要糖分。）生产无乳糖

3、牛奶：乳糖是牛奶中的主要糖分。对牛奶过敏的人群就是由于体内缺乏能够消化乳对牛奶过敏的人群就是由于体内缺乏能够消化乳糖的乳糖酶的缘故。将乳糖酶基因在牛乳腺细胞糖的乳糖酶的缘故。将乳糖酶基因在牛乳腺细胞中表达能产生无乳糖牛奶。中表达能产生无乳糖牛奶。4行业材料l为了为了提高抗病能力：提高抗病能力： 2004 年，日美联手利用基因工程手段培育出对疯年，日美联手利用基因工程手段培育出对疯牛病牛病 ( 牛海绵状脑病，牛海绵状脑病， BSE) 具有免疫力的牛，具有免疫力的牛，这种牛不携带普里昂蛋白或其他传染蛋白。这种牛不携带普里昂蛋白或其他传染蛋白。 将编码溶葡萄糖球菌酶的基因转入奶牛基因组中，将编码溶葡

4、萄糖球菌酶的基因转入奶牛基因组中，可以有效预防由葡萄球菌引起的乳房炎。可以有效预防由葡萄球菌引起的乳房炎。5行业材料l同样，为了提高猪的瘦肉含量或降低猪脂肪含量，可同样，为了提高猪的瘦肉含量或降低猪脂肪含量，可将采用基因重组技术生产的猪生长激素，注射至猪体将采用基因重组技术生产的猪生长激素，注射至猪体内，便可使猪瘦肉型化，有利于改善肉食品质。内，便可使猪瘦肉型化，有利于改善肉食品质。l在猪的基因组中转入人的生长素基因，猪的生长速度在猪的基因组中转入人的生长素基因，猪的生长速度增加了一倍，猪肉质量大大提高，现在这样的猪肉已增加了一倍，猪肉质量大大提高，现在这样的猪肉已在澳大利亚被请上了餐桌。在澳

5、大利亚被请上了餐桌。6行业材料l将草鱼的生长激素基因注入鲤鱼的受精卵，培育将草鱼的生长激素基因注入鲤鱼的受精卵，培育出一种带有草鱼生长激素基因的鲤鱼和另一种具出一种带有草鱼生长激素基因的鲤鱼和另一种具有草鱼生长激素基因的三倍体鲤鱼有草鱼生长激素基因的三倍体鲤鱼“吉鲤吉鲤”。 l带有草鱼生长激素基因的鲤鱼，它带有草鱼生长激素基因的鲤鱼，它150150天可长至天可长至12001200克，克，最大可达最大可达20002000克；两年可达克；两年可达50005000克。它的生长速度比普通克。它的生长速度比普通鲤鱼快鲤鱼快140%140%以上。以上。l吉鲤具有草鱼的生长快优点，又具有鲫鱼的味道。由于它吉

6、鲤具有草鱼的生长快优点，又具有鲫鱼的味道。由于它不能生育，因而在推广过程中不存在与其它鱼类杂交引起不能生育，因而在推广过程中不存在与其它鱼类杂交引起生态危机之忧。生态危机之忧。 荧光斑马鱼7行业材料（二）改造植物性食品原料（二）改造植物性食品原料1、提高植物性食品氨基酸含量、提高植物性食品氨基酸含量 可以对赖氨酸代谢途径中的各种酶进行修饰或加工，从而使细胞积累更大量的Lys。Asp天冬氨酸激酶(AK)二氢吡啶二羧酸合成酶(DHDPS)Lys.8行业材料 还可针对性地将富含某种特异性的氨基酸的蛋白基因转入目的植物，以提高相应植物中的特定氨基酸的含量。例如通过分析发现，玉米-phaseolin富含

7、Met，将此蛋白基因转入豆科植物，就可以大大提高豆科植物种子贮存蛋白的Met含量，而Met正是豆科植物种子贮存蛋白所缺少的成分。9行业材料2.增加食品的甜味增加食品的甜味传统的和替代的甜味剂的甜度比较产品相对甜度 蔗糖55%高果糖浆Cyclamate安赛蜜(Acesulfame K)阿斯巴甜(Aspartame)糖精天丙甲酯Thaumatin蛋白1.01.4501502003006502000300010行业材料l天然应乐果蛋白咀嚼时比蔗糖大约甜天然应乐果蛋白咀嚼时比蔗糖大约甜1.01.0万倍，是有万倍，是有两条链通过弱的非共价键相互作用而形成的二聚体。两条链通过弱的非共价键相互作用而形成的二

8、聚体。A A链由链由4545个氨基酸残基组成，个氨基酸残基组成，B B链由链由5050个氨基酸残基组个氨基酸残基组成。研究表明，天冬氨酸成。研究表明，天冬氨酸AspAspB7B7可能是其甜味活性中心。可能是其甜味活性中心。CysCys4141、CaCa2+2+等对其甜味也产生影响。等对其甜味也产生影响。l但由于是由两条多肽链组成，烹调过程中遇到的加热、但由于是由两条多肽链组成，烹调过程中遇到的加热、遇酸遇酸( (例如醋酸、柠檬酸例如醋酸、柠檬酸) )等情况很容易使之解离，失等情况很容易使之解离，失去甜味。局限了它作为甜味剂的用途。去甜味。局限了它作为甜味剂的用途。11行业材料12行业材料l研究

9、人员通过一段连接序列将研究人员通过一段连接序列将A A链和链和B B链连接起来，制链连接起来，制备了一条应乐果甜蛋白的单链类似物备了一条应乐果甜蛋白的单链类似物SCMSCM，并在大肠，并在大肠杆菌中表达成功，使通过基因重组技术来生产应乐果杆菌中表达成功，使通过基因重组技术来生产应乐果甜蛋白成为可能。甜蛋白成为可能。l人们采用化学方法合成出应乐果蛋白基因，它可以编人们采用化学方法合成出应乐果蛋白基因，它可以编码同时包括码同时包括A A、B B两条链的单链肽段。此融合蛋白在转两条链的单链肽段。此融合蛋白在转基因番茄和莴苣中进行了表达，得到了具甜味、稳定基因番茄和莴苣中进行了表达，得到了具甜味、稳定

10、性和耐受力强的表达产物。性和耐受力强的表达产物。13行业材料l还可用基因工程的方法获得新的糖类。例如环化糊精还可用基因工程的方法获得新的糖类。例如环化糊精(CD)就是一种新的糖类物质。这种物质有可能作为一就是一种新的糖类物质。这种物质有可能作为一种新型甜味剂用于食品工业，研究表明，环化糊精除种新型甜味剂用于食品工业，研究表明，环化糊精除了具有甜味外还有分解食物中的咖啡因和胆固醇等有了具有甜味外还有分解食物中的咖啡因和胆固醇等有害物质的功能。将环化糊精糖基转移酶害物质的功能。将环化糊精糖基转移酶(CGT)的基因的基因转入植物，可以在转基因植物中获得环化糊精。转入植物，可以在转基因植物中获得环化糊

11、精。14行业材料3 3、改造油料作物、改造油料作物 通过表达外源通过表达外源ACCACC基因，正向提高脂肪酸合成限速酶基因，正向提高脂肪酸合成限速酶ACCaseACCase（乙酰（乙酰-CoA-CoA羧化酶）的表达；羧化酶）的表达； 通过导入酵母溶血磷脂酸酰基转移酶（通过导入酵母溶血磷脂酸酰基转移酶（SLC1-1SLC1-1）基因，）基因，提高脂肪酸合成脂类的速度，消除脂肪酸合成中的反馈抑制；提高脂肪酸合成脂类的速度，消除脂肪酸合成中的反馈抑制； EPAEPA、DHADHA、AAAA及亚麻酸在油料作物中不能合成或只能微及亚麻酸在油料作物中不能合成或只能微量合成，导入所缺乏的量合成，导入所缺乏的

12、5-5-脂肪酸脱饱和酶、脂肪酸脱饱和酶、4-4-脂肪酸脱脂肪酸脱饱和酶和延伸酶等基因，以植物油脂中的脂肪酸为底物，合饱和酶和延伸酶等基因，以植物油脂中的脂肪酸为底物，合成成AAAA（C20C20：4 4）、）、EPAEPA（C20C20：5 5）、）、DHADHA（C22C22：6 6），实现生），实现生物合成。物合成。15行业材料v相关知识：相关知识： 格陵兰岛位于北冰洋，是一个冰天雪地的银色世界，岛上格陵兰岛位于北冰洋，是一个冰天雪地的银色世界，岛上居住的土著民族爱斯基摩人以捕鱼为生，他们极难吃到新鲜的居住的土著民族爱斯基摩人以捕鱼为生，他们极难吃到新鲜的蔬菜和水果。就医学常识来说，常吃动

13、物脂肪而少食蔬菜水果蔬菜和水果。就医学常识来说，常吃动物脂肪而少食蔬菜水果易患心脑血管疾病。但事实上恰恰相反，爱斯基摩人不但身体易患心脑血管疾病。但事实上恰恰相反，爱斯基摩人不但身体非常健康，而且在他们当中很难发现高血压、冠心病、脑中风、非常健康，而且在他们当中很难发现高血压、冠心病、脑中风、糖尿病、风湿性关节炎、癌症等疾病。这种不可思议的现象，糖尿病、风湿性关节炎、癌症等疾病。这种不可思议的现象，同样出现在日本一个岛的渔民身上，这难道仅仅是巧合吗？其同样出现在日本一个岛的渔民身上，这难道仅仅是巧合吗？其中有没有必然的联系呢？科学家们对此产生了浓厚的兴趣，历中有没有必然的联系呢？科学家们对此产

14、生了浓厚的兴趣，历经十余年的潜心研究，谜底终于找到了，原来与他们每天吃的经十余年的潜心研究，谜底终于找到了，原来与他们每天吃的海鱼中所含的物质有关，那就是海鱼中所含的物质有关，那就是EPA、DHA。这两种物质的发。这两种物质的发现给医学和营养学带来了重大的突破。现给医学和营养学带来了重大的突破。16行业材料 用基因工程技术可以提高油脂中抗氧化剂的含量。用基因工程技术可以提高油脂中抗氧化剂的含量。 已成功地从拟南芥中克隆已成功地从拟南芥中克隆甲基转移酶基因甲基转移酶基因并转并转导到了大豆中，甲基转移酶是导到了大豆中，甲基转移酶是-生育酚形成生育酚生育酚形成生育酚的关键酶。转这种酶基因的大豆能在不

15、降低总生育的关键酶。转这种酶基因的大豆能在不降低总生育酚的前提下，使酚的前提下，使-生育酚的含量提高生育酚的含量提高80以上。以上。17行业材料4 4、改良植物食品的蛋白质品质、改良植物食品的蛋白质品质（1）外源基因的直接转化与表达）外源基因的直接转化与表达 为了提高为了提高Lys缺乏作物的营养品质，构建了两个含高缺乏作物的营养品质，构建了两个含高Lys蛋白质基因蛋白质基因cDNA的表达载体，用基因枪法将其导入玉的表达载体，用基因枪法将其导入玉米不同杂交组合的胚性愈伤组织，经米不同杂交组合的胚性愈伤组织，经PCR 扩增、点杂交扩增、点杂交及及Southern 杂交表明该基因已整合进玉米基因组中

16、。测定杂交表明该基因已整合进玉米基因组中。测定13 株株T1代种子中代种子中Lys的含量，其中有的含量，其中有3 株株Lys含量提高含量提高10%以上。以上。 通过基因工程提高作物铁蛋白含量可改善饮食中铁含通过基因工程提高作物铁蛋白含量可改善饮食中铁含量的不足。量的不足。Goto 等将大豆铁蛋白基因与水稻贮藏蛋白谷等将大豆铁蛋白基因与水稻贮藏蛋白谷蛋白的启动子（蛋白的启动子（GluB-1）相连，通过农杆菌导入水稻。免）相连，通过农杆菌导入水稻。免疫组织印记法证实大豆铁蛋白在转基因植株中特异性积累，疫组织印记法证实大豆铁蛋白在转基因植株中特异性积累，其含量比对照提高了其含量比对照提高了3 倍。倍

17、。18行业材料（2）导入经修饰过的外源基因）导入经修饰过的外源基因 由于大多数作物种子都含有丰富的贮藏蛋白，如通过由于大多数作物种子都含有丰富的贮藏蛋白，如通过密码子修饰或插入相应的基因序列来改变特定蛋白的氨基密码子修饰或插入相应的基因序列来改变特定蛋白的氨基酸组成，也可以提高作物必需氨基酸的含量。酸组成，也可以提高作物必需氨基酸的含量。（3）导入人工合成基因）导入人工合成基因 DNA 合成技术的不断完善使合成能编码含有特定必合成技术的不断完善使合成能编码含有特定必需氨基酸组份蛋白的基因成为可能。需氨基酸组份蛋白的基因成为可能。19行业材料l如秘鲁“国际马铃薯培育中心”培育出一种蛋白质含量与肉

18、类相当的薯类；转移扁豆蛋白基因可获得具有较高贮存蛋白质的转基因向日葵。l我国在此方面也培育出了一批作物新品种，有的已经在生产上推广应用。如山东农业大学将小牛胸腺DNADNA导入小麦系814527814527，在第二代出现了蛋白质含量高达16.5116.51的小麦变异株；中国农业科学院作物研究所将大米草DNADNA引入水稻品种早丰，出现了籽粒蛋白质含量高达12.7412.74的受体变异类型。20行业材料l如小麦、玉米等谷物种子缺乏赖氨酸，豆类作物种子如小麦、玉米等谷物种子缺乏赖氨酸，豆类作物种子缺乏蛋氨酸，将富含赖氨酸和蛋氨酸的种子基因进行缺乏蛋氨酸，将富含赖氨酸和蛋氨酸的种子基因进行分离鉴定，

19、并转入相应的作物中，可得到营养品质较分离鉴定，并转入相应的作物中，可得到营养品质较为完全的蛋白质。为完全的蛋白质。l如将巴西坚果或豌豆蛋白基因转入大豆中，获得含有如将巴西坚果或豌豆蛋白基因转入大豆中，获得含有较高含硫氨基酸的转基因大豆。较高含硫氨基酸的转基因大豆。21行业材料5 5、改善园艺产品的采后品质、改善园艺产品的采后品质（1）多聚半乳糖醛酸酶（）多聚半乳糖醛酸酶（PG）lPG在果实成熟过程中合成。利用转基因技术得到的反在果实成熟过程中合成。利用转基因技术得到的反义义PG番茄，果实采后的贮藏期可延长番茄，果实采后的贮藏期可延长1倍，可以减少倍，可以减少因过熟和腐烂所造成的损失；果实抗裂、

20、抗机械损伤、因过熟和腐烂所造成的损失；果实抗裂、抗机械损伤、便于运输；抗真菌感染；由于果胶水解受到抑制，用便于运输；抗真菌感染；由于果胶水解受到抑制，用其加工果酱可提高出品率。其加工果酱可提高出品率。l目前已经从桃、猕猴桃、苹果、西洋梨、砂梨、鳄梨、目前已经从桃、猕猴桃、苹果、西洋梨、砂梨、鳄梨、番茄、黄瓜、甜瓜、马铃薯、玉米、水稻、大豆、烟番茄、黄瓜、甜瓜、马铃薯、玉米、水稻、大豆、烟草、甜菜、油菜、拟南芥等植物中克隆得到草、甜菜、油菜、拟南芥等植物中克隆得到PG的编码的编码基因。基因。22行业材料(2)乙烯合成相关酶基因乙烯合成相关酶基因l采用基因工程手段可控制乙烯生成，如导入反义采用基因

21、工程手段可控制乙烯生成，如导入反义ACC（1-氨基环丙烷氨基环丙烷-1-羧酸）合成酶基因；导入反义羧酸）合成酶基因；导入反义ACC氧化酶基因。氧化酶基因。 ACC合成酶合成酶(简称简称ACS)基因：基因：lACC合成酶是乙烯生物合成的关键酶，由一个多基因家族所合成酶是乙烯生物合成的关键酶，由一个多基因家族所编码。编码。l目前，已经从番茄、苹果、康乃馨、绿豆、夏南瓜、笋瓜等目前，已经从番茄、苹果、康乃馨、绿豆、夏南瓜、笋瓜等植物中得到了植物中得到了ACC合成酶基因。合成酶基因。1995年中国农大罗云波等培年中国农大罗云波等培育出转反义育出转反义ACS的转基因的番茄，在室温下可贮存的转基因的番茄，

22、在室温下可贮存3个月。个月。23行业材料ACCACC氧化酶基因：氧化酶基因：l又叫乙烯形成酶又叫乙烯形成酶(EFE)(EFE)，也是乙烯生物合成途径中的，也是乙烯生物合成途径中的关键酶。在细胞中的含量比关键酶。在细胞中的含量比ACCACC合成酶还少，也是由合成酶还少，也是由一个多基因家族编码。一个多基因家族编码。l目前已经从番茄、甜瓜、苹果、鳄梨、猕猴桃以及衰目前已经从番茄、甜瓜、苹果、鳄梨、猕猴桃以及衰老的麝香石竹花、豌豆、甜瓜等分离出老的麝香石竹花、豌豆、甜瓜等分离出ACCACC氧化酶基氧化酶基因。因。l利用基因工程方法延缓蔬果成熟衰老、控制果实软化，利用基因工程方法延缓蔬果成熟衰老、控制

23、果实软化，提高抗病虫和抗冷害能力等方面均有广阔的应用前景。提高抗病虫和抗冷害能力等方面均有广阔的应用前景。24行业材料（三）改造食品微生物（三）改造食品微生物1. 改良微生物菌种改良微生物菌种2. 改良乳酸菌遗传特性改良乳酸菌遗传特性3. 酶制剂的生产酶制剂的生产25行业材料1. 改良微生物菌种改良微生物菌种 最早成功应用的基因工程菌最早成功应用的基因工程菌( (采用基因工程改造的微采用基因工程改造的微生物生物) )是是面包酵母菌。面包酵母菌。 啤酒生产中要使用啤酒酵母，但由于普通啤酒酵母菌啤酒生产中要使用啤酒酵母，但由于普通啤酒酵母菌种中不含种中不含-淀粉酶，所以需要利用大麦芽产生的淀粉酶，

24、所以需要利用大麦芽产生的-淀粉淀粉酶使谷物淀粉液化成糊精，生产过程比较复杂。酶使谷物淀粉液化成糊精，生产过程比较复杂。 采用基因工程技术，将大麦中采用基因工程技术，将大麦中-淀粉酶基因转入啤淀粉酶基因转入啤酒酵母中并实现高速表达。这种酵母便可直接利用淀粉进酒酵母中并实现高速表达。这种酵母便可直接利用淀粉进行发酵，无需麦芽生产行发酵，无需麦芽生产-淀粉酶的过程，可缩短生产流淀粉酶的过程，可缩短生产流程，简化工序，推动啤酒生产的技术革新。程，简化工序，推动啤酒生产的技术革新。26行业材料 利用基因工程技术还可将霉菌的淀粉酶基因转入利用基因工程技术还可将霉菌的淀粉酶基因转入大肠杆菌，并将此基因进一步

25、转入单细胞酵母中，使大肠杆菌，并将此基因进一步转入单细胞酵母中，使之直接利用淀粉生产酒精。这样，可以省掉酒精生产之直接利用淀粉生产酒精。这样，可以省掉酒精生产中的高压蒸煮工序，可节约能源中的高压蒸煮工序，可节约能源6060，并且生产周期，并且生产周期大大缩短。大大缩短。 此外，食品生产中所应用的食品添加剂或加工此外，食品生产中所应用的食品添加剂或加工助剂，如氨基酸、有机酸、维生素、增稠剂、乳化助剂，如氨基酸、有机酸、维生素、增稠剂、乳化剂、表面活性剂、食用色素，食用香精及调味料等，剂、表面活性剂、食用色素，食用香精及调味料等，也可以采用基因工程菌发酵生产而得到，基因工程也可以采用基因工程菌发酵

26、生产而得到，基因工程对微生物菌种改良前景广阔。对微生物菌种改良前景广阔。27行业材料基因工程应用于发酵菌种的改良基因工程应用于发酵菌种的改良基因工程应用于发酵菌种的改良基因工程应用于发酵菌种的改良 发酵食品发酵食品菌种及其特性菌种及其特性目的目的乳制品乳制品抗病毒的乳酸菌抗病毒的乳酸菌分泌蛋白酶的乳酸菌分泌蛋白酶的乳酸菌分泌胆固醇还原分泌胆固醇还原6 6的乳酸菌的乳酸菌避免因病毒感染所造成的损失避免因病毒感染所造成的损失缩短乳酪熟成所需时间缩短乳酪熟成所需时间降低乳酪胆固醇含量降低乳酪胆固醇含量肉类肉类生产抗菌素的乳酸菌生产抗菌素的乳酸菌抑制致病菌或腐败菌的生长抑制致病菌或腐败菌的生长减低肉品

27、中胆固醇含量减低肉品中胆固醇含量改变肉中饱和与不饱和脂肪酸比改变肉中饱和与不饱和脂肪酸比啤酒啤酒生产生产-淀粉酶的酵母菌淀粉酶的酵母菌生产生产-葡聚糖酶的酵母菌葡聚糖酶的酵母菌生产双乙酰还原酶或乙酰乳生产双乙酰还原酶或乙酰乳酸脱羧酶的酵母菌酸脱羧酶的酵母菌生产低热量啤酒生产低热量啤酒改良啤酒过滤效率改良啤酒过滤效率缩短啤酒的熟成时间缩短啤酒的熟成时间酒类酒类耐高浓度酒精酒精的酵母菌耐高浓度酒精酒精的酵母菌生产高浓度乙酸异戊醇的酵生产高浓度乙酸异戊醇的酵母菌母菌提高酒精产量提高酒精产量改良酒类风味改良酒类风味麦面包麦面包耐冷冻的酵母菌耐冷冻的酵母菌改良冷冻面团品质改良冷冻面团品质28行业材料2.

28、 改良乳酸菌遗传特性改良乳酸菌遗传特性（1）抗药基因）抗药基因 目前，利用乳酸菌发酵得到的产品很多，如酸奶、目前，利用乳酸菌发酵得到的产品很多，如酸奶、干酪、酸奶油、酸乳酒等，已应用的乳酸菌基本上为干酪、酸奶油、酸乳酒等，已应用的乳酸菌基本上为野生菌株。野生菌株。 有的野生菌株本身就抗多种抗生素，因而在其使有的野生菌株本身就抗多种抗生素，因而在其使用过程中，抗药基因将有可能以结合、转导和转化等用过程中，抗药基因将有可能以结合、转导和转化等形式在微生物菌群之间相互传递而发生扩散。形式在微生物菌群之间相互传递而发生扩散。29行业材料l利用基因工程技术可选育无耐药基因的菌株，当利用基因工程技术可选育

29、无耐药基因的菌株，当然也可去除生产中已应用菌株中含有的耐药质粒，然也可去除生产中已应用菌株中含有的耐药质粒，从而保证食品用乳酸菌和活菌制剂中菌株的安全从而保证食品用乳酸菌和活菌制剂中菌株的安全性。性。30行业材料（2）风味物质基因）风味物质基因 乳酸菌发酵产物中与风味有关的物质主要有乳酸、乳酸菌发酵产物中与风味有关的物质主要有乳酸、乙醛、丁二酮、乙醛、丁二酮、3-羟基羟基-2-丁酮、丙酮和丁酮等。可以丁酮、丙酮和丁酮等。可以通过基因工程选育风味物质含量高的乳酸菌菌株。通过基因工程选育风味物质含量高的乳酸菌菌株。31行业材料（3 3）产酶基因）产酶基因 乳酸菌不仅具有一般微生物所产生的酶系，而且

30、还可乳酸菌不仅具有一般微生物所产生的酶系，而且还可以产生一些特殊的酶系，如产生有机酸的酶系、合成多糖以产生一些特殊的酶系，如产生有机酸的酶系、合成多糖的酶系、降低胆固醇的酶系、控制内毒素的酶系、分解脂的酶系、降低胆固醇的酶系、控制内毒素的酶系、分解脂肪的酶系、合成各种维生素的酶系和分解胆酸的酶系等，肪的酶系、合成各种维生素的酶系和分解胆酸的酶系等，从而赋予乳酸菌特殊的生理功能。从而赋予乳酸菌特殊的生理功能。 若通过基因工程克隆这些酶系，然后导入到生产干酪、若通过基因工程克隆这些酶系，然后导入到生产干酪、酸奶等发酵乳制品生产用乳酸菌菌株中，将会促进和加速酸奶等发酵乳制品生产用乳酸菌菌株中，将会促

31、进和加速这些产品的成熟。另外，把胆固醇氧化酶基因转到乳酸杆这些产品的成熟。另外，把胆固醇氧化酶基因转到乳酸杆菌中，可降低乳中胆固醇含量。菌中，可降低乳中胆固醇含量。32行业材料（4）耐氧相关基因）耐氧相关基因 乳酸菌大多数属于厌氧菌，这给实验和生产带来诸多不乳酸菌大多数属于厌氧菌，这给实验和生产带来诸多不便。从遗传学和生化角度看，厌氧菌或兼性厌氧菌几乎没有便。从遗传学和生化角度看，厌氧菌或兼性厌氧菌几乎没有超氧化物歧化酶基因和过氧化氢酶基因或者说其活性很小。超氧化物歧化酶基因和过氧化氢酶基因或者说其活性很小。 若通过生物工程改变超氧化物歧化酶的调控基因则有可若通过生物工程改变超氧化物歧化酶的调

32、控基因则有可能提高其耐氧活性。当然将外源能提高其耐氧活性。当然将外源SODSOD基因和过氧化氢酶基因基因和过氧化氢酶基因转入厌氧菌中，也可以起到提高厌氧菌和兼性厌氧菌对氧的转入厌氧菌中，也可以起到提高厌氧菌和兼性厌氧菌对氧的抵抗能力。抵抗能力。33行业材料（5）产细菌素基因）产细菌素基因 乳酸菌代谢不仅可以产生有机酸等产物，还可以产生乳酸菌代谢不仅可以产生有机酸等产物，还可以产生多种细菌素，然而并不是所有的乳酸菌都产生细菌素，若多种细菌素，然而并不是所有的乳酸菌都产生细菌素，若通过生物工程技术将细菌素的结构基因克隆到生产用菌株通过生物工程技术将细菌素的结构基因克隆到生产用菌株中，不仅可以使不产

33、细菌素的菌株获得生产细菌素的能力，中，不仅可以使不产细菌素的菌株获得生产细菌素的能力，而且为人工合成大量的细菌素提供了可能。而且为人工合成大量的细菌素提供了可能。34行业材料3. 酶制剂的生产酶制剂的生产 利用基因工程技术不但可以成倍地提高酶的活力，利用基因工程技术不但可以成倍地提高酶的活力，而且还可以将生物酶基因克隆到微生物中，构建基因工而且还可以将生物酶基因克隆到微生物中，构建基因工程菌来生产酶。据程菌来生产酶。据19951995年统计，已有年统计，已有5050的工业用酶是的工业用酶是用转基因微生物生产的。用转基因微生物生产的。转基因微生物生产酶的优点：转基因微生物生产酶的优点：产量高、品

34、质均一、稳定性好、价格低等。产量高、品质均一、稳定性好、价格低等。35行业材料l凝乳酶是第一个应用基因工程技术把小牛胃中的凝乳凝乳酶是第一个应用基因工程技术把小牛胃中的凝乳酶基因转移至细菌或真核微生物生产的一种酶。酶基因转移至细菌或真核微生物生产的一种酶。1990 年美国年美国FDA已批准在干酪生产中使用。已批准在干酪生产中使用。l重组重组DNA技术生产小牛凝乳酶，首先从小牛胃中分离技术生产小牛凝乳酶，首先从小牛胃中分离出对凝乳酶原专一的出对凝乳酶原专一的mRNA(内含子已被切除内含子已被切除)，然后借，然后借助反转录酶、助反转录酶、DNA聚合酶和聚合酶和St核苷酸酶的作用获得编核苷酸酶的作用

35、获得编码该酶原的双链码该酶原的双链DNA。再以质粒或噬菌体为运载体导。再以质粒或噬菌体为运载体导入大肠杆菌。入大肠杆菌。36行业材料 近近2020年来用基因工程菌发酵生产的食品酶制剂主年来用基因工程菌发酵生产的食品酶制剂主要有：凝乳酶、要有：凝乳酶、淀粉酶、葡萄糖氧化酶、葡萄糖淀粉酶、葡萄糖氧化酶、葡萄糖异构酶、转化酶、脂肪酶、异构酶、转化酶、脂肪酶、半乳糖苷酶、半乳糖苷酶、半半乳糖苷酶、乳糖苷酶、乙酰乳酸脱羧酶、溶菌酶、碱性蛋白乙酰乳酸脱羧酶、溶菌酶、碱性蛋白酶等。酶等。37行业材料l在食品加工过程中，通过添加一些酶类，可以改善产在食品加工过程中，通过添加一些酶类，可以改善产品的色泽、风味和

36、质构。品的色泽、风味和质构。l如用葡萄糖氧化酶可以去除蛋液中的葡萄糖，改善蛋如用葡萄糖氧化酶可以去除蛋液中的葡萄糖，改善蛋制品的色泽；用脂酶和蛋白酶可加速奶酪的成熟；葡制品的色泽；用脂酶和蛋白酶可加速奶酪的成熟；葡萄糖苷酶可用于果汁和果酒的增香；木瓜蛋白酶可分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，用于肉的嫩化。对于含有难消化成分的解胶原蛋白，用于肉的嫩化。对于含有难消化成分的食品，可以通过添加一些酶类，改善这些食品的营养食品，可以通过添加一些酶类，改善这些食品的营养和消化利用性能。和消化利用性能。38行业材料（四）培育高抗的新品种（四）培育高抗的新品种1、抗虫基因工程、抗虫

37、基因工程迄今发现并应用于提高植物抗虫性的基因主要有两类迄今发现并应用于提高植物抗虫性的基因主要有两类:一类是一类是从微生物、细菌中从微生物、细菌中分离出来的抗虫基因，如苏云金杆分离出来的抗虫基因，如苏云金杆菌毒蛋白基因菌毒蛋白基因(Bt基因基因)、异戊烯基转移酶基因、异戊烯基转移酶基因(ipt)；另一类是另一类是从植物中从植物中分离出来的抗虫基因，如蛋白酶抑制剂基分离出来的抗虫基因，如蛋白酶抑制剂基因因(PI基因基因)、淀粉酶抑制剂基因、外源凝集素基因等。其中、淀粉酶抑制剂基因、外源凝集素基因等。其中Bt基因和基因和PI基因在农业上利用最广。此外，昆虫特异性神经毒基因在农业上利用最广。此外，昆

38、虫特异性神经毒素基因等也在研究当中。素基因等也在研究当中。39行业材料玉米田里的虫害为害症状粘虫粘虫（又称行军虫或剃秆虫 ）40行业材料水稻田里的虫害稻蓟马危害状（受害叶叶尖枯黄，甚至枯死）稻蓟马成虫41行业材料 抗虫棉和普通棉对照抗虫棉和普通棉对照转基因耐贮藏番茄（左）转基因耐贮藏番茄（左）和普通番茄（右）和普通番茄（右）42行业材料（1）ICP基因工程基因工程 ICP基因来自于苏云金杆菌基因来自于苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis，Bt)。其营养体生长发育到一定阶段后，在其一端形成芽孢，在另一其营养体生长发育到一定阶段后，在其一端形成芽孢，在另一端形成伴胞晶体。伴胞晶

39、体主要由蛋白质和糖类组成。当昆虫端形成伴胞晶体。伴胞晶体主要由蛋白质和糖类组成。当昆虫吞食伴胞晶体后，在昆虫肠道碱性条件和特定蛋白酶的作用下，吞食伴胞晶体后，在昆虫肠道碱性条件和特定蛋白酶的作用下，伴胞晶体蛋白变成有活性的毒性分子。这种蛋白为伴胞晶体蛋白变成有活性的毒性分子。这种蛋白为-内毒素内毒素（-endotoxin），被称作杀毒结晶蛋白（），被称作杀毒结晶蛋白（insecticidal crystal protein, ICP） 43行业材料（2）蛋白酶抑制剂基因工程）蛋白酶抑制剂基因工程 在自然界中的所有生命体中，尤其在植物中，都含有蛋在自然界中的所有生命体中，尤其在植物中，都含有蛋白

40、酶抑制剂白酶抑制剂(proteinase inhibitor，PI)。 蛋白酶抑制剂与昆虫消化道内的蛋白消化酶相结合形成蛋白酶抑制剂与昆虫消化道内的蛋白消化酶相结合形成酶抑制剂复合物酶抑制剂复合物(EI)，导致蛋白质不能被正常消化；同时，导致蛋白质不能被正常消化；同时EI复合物能刺激昆虫过量分泌消化酶，使昆虫产生厌食反应，复合物能刺激昆虫过量分泌消化酶，使昆虫产生厌食反应，干扰昆虫的蜕皮过程和免疫功能干扰昆虫的蜕皮过程和免疫功能 ，使昆虫不能正常发育或死，使昆虫不能正常发育或死亡。亡。 44行业材料2、抗病毒病基因工程、抗病毒病基因工程 外源的病毒外壳蛋白外源的病毒外壳蛋白(coatprote

41、in，CP)基因在导入植物基因在导入植物细胞后，可能由于其细胞后，可能由于其RNA转录体与入侵病毒转录体与入侵病毒RNA间的相互作间的相互作用使植物细胞获得保护。用使植物细胞获得保护。 研究人员分别将烟草抗研究人员分别将烟草抗TMV的的N基因、基因、CMV的的CP基因、基因、CMV卫星卫星DNA的的cDNA、TYLCV的的CP基因、基因、AIMV的的CP基基因等转入番茄，所获得的转基因植株均对相应的病毒侵染表因等转入番茄，所获得的转基因植株均对相应的病毒侵染表现抗性。现抗性。45行业材料3、抗除草剂基因工程、抗除草剂基因工程 抗除草剂基因工程的策略：抗除草剂基因工程的策略：l将能降解除草剂的酶

42、基因转入植物；将能降解除草剂的酶基因转入植物；l修饰除草剂作用的靶蛋白；修饰除草剂作用的靶蛋白；l促使靶蛋白过量表达。促使靶蛋白过量表达。aroA基因：沙门氏菌基因组中编码的基因：沙门氏菌基因组中编码的EPSPS酶（烯醇式丙酶（烯醇式丙酮酰草莽酸酮酰草莽酸-3-磷酸合成酶）的基因磷酸合成酶）的基因aroA发生点突变，使酶发生点突变，使酶蛋白第蛋白第101位的脯氨酸被丝氨酸取代，将克隆的突变基因位的脯氨酸被丝氨酸取代，将克隆的突变基因aroA基因导入烟草，可获得对草甘膦的抗性。基因导入烟草，可获得对草甘膦的抗性。46行业材料bar基因：基因： 从土壤细菌中分离得到的从土壤细菌中分离得到的bar基

43、因，编码基因，编码PPT乙酰转移酶，导入烟草、番茄和马铃薯等作物乙酰转移酶，导入烟草、番茄和马铃薯等作物后，使作物获得抗除草剂后，使作物获得抗除草剂PPT（膦化麦黄酮）（膦化麦黄酮）的能力，至今的能力，至今bar基因已被用作遗传转化时的基因已被用作遗传转化时的标记基因。标记基因。47行业材料4、抗真菌病基因工程、抗真菌病基因工程抗枯病菌的烟草抗枯病菌的烟草 、抗真菌的甘蓝型油菜、抗立枯丝、抗真菌的甘蓝型油菜、抗立枯丝核菌的烟草、抗晚疫病的番茄等核菌的烟草、抗晚疫病的番茄等5、抗细菌病基因工程、抗细菌病基因工程 抗青枯病的番茄等抗青枯病的番茄等6、抗低温基因工程、抗低温基因工程抗低温的转基因鱼类

44、抗低温的转基因鱼类48行业材料二、利用基因工程改进食品生产工艺二、利用基因工程改进食品生产工艺（一）利用（一）利用DNA重组技术改进果糖和乙醇生产重组技术改进果糖和乙醇生产方法方法（二）改良啤酒大麦的加工工艺（二）改良啤酒大麦的加工工艺（三）改良小麦种子贮藏蛋白的烘烤特性（三）改良小麦种子贮藏蛋白的烘烤特性（四）改善牛乳加工特性（四）改善牛乳加工特性49行业材料（一）利用（一）利用DNA重组技术改进果糖和乙醇生产方法重组技术改进果糖和乙醇生产方法1、利用微生物培养技术，大量生产所需的酶、利用微生物培养技术，大量生产所需的酶2、利用、利用-淀粉酶的高温突变体进行淀粉酶的高温突变体进行“高温高温”

45、生产生产 这种突变体可在这种突变体可在8090时起作用，在这种高温下时起作用，在这种高温下进行液化淀粉，加速淀粉的水解，同时节约正常淀进行液化淀粉，加速淀粉的水解，同时节约正常淀粉酶水解的冷却降温所消耗的能量。粉酶水解的冷却降温所消耗的能量。50行业材料3、改变编码、改变编码-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶的基因使它们具有同淀粉酶和葡萄糖淀粉酶的基因使它们具有同样的最适温度和最适样的最适温度和最适pH值，使液化、糖化在同一条件下值，使液化、糖化在同一条件下进行，减少生产步骤，降低生产成本。进行，减少生产步骤，降低生产成本。4、利用、利用DNA重组技术获得能够直接分解粗淀粉的酶可降低重组技术获得能够直接分

46、解粗淀粉的酶可降低能量消耗，提高效率，降低成本。能量消耗，提高效率，降低成本。5、寻找或人工、寻找或人工“创造创造”一种分泌葡萄糖淀粉酶、发酵微生一种分泌葡萄糖淀粉酶、发酵微生物葡萄糖淀粉酶能将淀粉全部水解成葡萄糖。在发酵过程物葡萄糖淀粉酶能将淀粉全部水解成葡萄糖。在发酵过程中可不再添加淀粉酶，直接生产果糖或乙醇。中可不再添加淀粉酶，直接生产果糖或乙醇。51行业材料（二）改良啤酒大麦的加工工艺（二）改良啤酒大麦的加工工艺啤酒生产流程：啤酒生产流程： 麦芽制备麦芽制备麦芽粉碎麦芽粉碎糊化处理糊化处理过滤过滤 煮沸煮沸回旋沉淀回旋沉淀冷却冷却发酵发酵成熟成熟过滤过滤包装包装l啤酒制造对大麦醇溶蛋白

47、含量有一定要求，如果醇溶啤酒制造对大麦醇溶蛋白含量有一定要求，如果醇溶蛋白含量过高会影响发酵，使啤酒易产生混浊，也会蛋白含量过高会影响发酵，使啤酒易产生混浊，也会增加过滤的难度。采用基因工程技术，使另一蛋白基增加过滤的难度。采用基因工程技术，使另一蛋白基因克隆至大麦中，便可相应地降低大麦中的醇溶蛋白因克隆至大麦中，便可相应地降低大麦中的醇溶蛋白含量，以适应生产的要求。含量，以适应生产的要求。52行业材料（三）改良小麦种子贮藏蛋白的烘烤特性（三）改良小麦种子贮藏蛋白的烘烤特性l小麦种子贮藏蛋白对面包烘烤质量有很大影响，特别是小麦种子贮藏蛋白对面包烘烤质量有很大影响，特别是高分子高分子谷蛋白谷蛋白

48、5(x)和和10(y)的亚基有助于面包质量的改善，的亚基有助于面包质量的改善，同时谷蛋白的同时谷蛋白的N端和端和C端含有端含有Cys残基，可形成分子间残基，可形成分子间的二硫键，产生高分子量的聚合物，从而使面团具有较的二硫键，产生高分子量的聚合物，从而使面团具有较好的弹性。好的弹性。l利用基因工程技术，通过增加谷物蛋白的利用基因工程技术，通过增加谷物蛋白的5(x)和和10(y)的的亚基的拷贝数、引入亚基的拷贝数、引入Cys残基以及改变交联特性等手段，残基以及改变交联特性等手段，可使小麦具有更理想的加工特性。可使小麦具有更理想的加工特性。53行业材料（四）改善牛乳加工特性（四）改善牛乳加工特性l

49、在牛乳加工中如何提高其热稳定性是关键问题。牛在牛乳加工中如何提高其热稳定性是关键问题。牛乳中的酪蛋白分子含有丝氨酸磷酸，它能结合钙离乳中的酪蛋白分子含有丝氨酸磷酸，它能结合钙离子而使酪蛋白沉淀。子而使酪蛋白沉淀。l采用基因操作，使酪蛋白分子中采用基因操作，使酪蛋白分子中Ala-53被被Ser所置所置换，但可提高其磷酸化，使酪蛋白分子间斥力增加，换，但可提高其磷酸化，使酪蛋白分子间斥力增加，以提高牛奶的热稳定性，这对防止消毒奶沉淀和炼以提高牛奶的热稳定性，这对防止消毒奶沉淀和炼乳凝结起重要作用。乳凝结起重要作用。54行业材料三、利用基因工程生产食品添加剂三、利用基因工程生产食品添加剂 及功能性食

50、品及功能性食品（一）生产氨基酸（一）生产氨基酸（二）生产黄原胶（二）生产黄原胶（三）超氧化物歧化酶（三）超氧化物歧化酶(SOD)的基因工程的基因工程（四）应用于生产保健食品的有效成分（四）应用于生产保健食品的有效成分55行业材料目前，国内外重点研究开发的食品添加剂有：目前，国内外重点研究开发的食品添加剂有：l甜味剂：木糖醇、甘露糖醇、阿拉伯糖醇、甜味多肽等；甜味剂：木糖醇、甘露糖醇、阿拉伯糖醇、甜味多肽等；l酸味剂：酸味剂：L苹果酸、苹果酸、L琥珀酸等；琥珀酸等；l氨基酸：各种必需氨基酸；氨基酸：各种必需氨基酸；l增稠剂：黄原胶、普鲁兰、茁霉多糖、热凝性多糖等；增稠剂：黄原胶、普鲁兰、茁霉多糖

51、、热凝性多糖等；l风味剂：多种核苷酸、琥珀酸钠、香茅醇、双乙酰等；风味剂：多种核苷酸、琥珀酸钠、香茅醇、双乙酰等；l芳香剂：脂肪酸酯、异丁醇等；芳香剂：脂肪酸酯、异丁醇等；l色素：类胡萝卜素、红曲霉色素、虾青素、番茄红素等；色素：类胡萝卜素、红曲霉色素、虾青素、番茄红素等；l维生素：维生素维生素：维生素C、维生素、维生素B12、核黄素、肉碱等；、核黄素、肉碱等；l生物活性剂：活性多肽等；生物活性剂：活性多肽等；l天然食品防腐剂：如乳链菌肽、杀菌肽、瓜蟾抗菌肽、防天然食品防腐剂：如乳链菌肽、杀菌肽、瓜蟾抗菌肽、防御素等。御素等。56行业材料（一）生产氨基酸（一）生产氨基酸l氨基酸是我国新型的发酵

52、工业产品之一，目前，国外氨基酸是我国新型的发酵工业产品之一，目前，国外已有已有5种氨基酸用重组菌实现了工业化生产，达到较种氨基酸用重组菌实现了工业化生产，达到较高水平（如苏氨酸、组氨酸、脯氨酸、丝氨酸和苯丙高水平（如苏氨酸、组氨酸、脯氨酸、丝氨酸和苯丙氨酸）。氨酸）。l生产色氨酸，在正常的色氨酸生物合成途径中，其关生产色氨酸，在正常的色氨酸生物合成途径中，其关键酶是邻氨基苯甲酸合成酶。把编码这种酶的基因，键酶是邻氨基苯甲酸合成酶。把编码这种酶的基因，转化到生产色氨酸的菌株中使之正确高效表达，就会转化到生产色氨酸的菌株中使之正确高效表达，就会达到增加色氨酸的产量的目的。达到增加色氨酸的产量的目的

53、。57行业材料（二）生产黄原胶（二）生产黄原胶 黄原胶是一种高分子的多糖，其物理化学性质非常稳定，常黄原胶是一种高分子的多糖，其物理化学性质非常稳定，常被作为稳定剂、乳化剂、加浓剂、悬浮剂使用，在食品加工中用被作为稳定剂、乳化剂、加浓剂、悬浮剂使用，在食品加工中用途广泛。途广泛。用途用量（%）作用液体饮料0.1-0.3增稠、混悬、提高感官质量固体饮料0.1-0.3更易成型、增强口感肉制品0.1-0.2嫩化、持水、增强稳定性冷冻食品0.1-0.2增稠、增加细腻度、稳定食品结构调味品0.1-0.3乳化、增稠、稳定馅类食品0.5-1.5便于成型、增强口感面制品0.03-0.08增强韧性、持水、延长保

54、质期58行业材料 在奶酪的制作过程中，会产生一种叫做乳清的副产品。在奶酪的制作过程中，会产生一种叫做乳清的副产品。这种副产品乳糖含量高达这种副产品乳糖含量高达3.53.54 4，还有少量的蛋白质、，还有少量的蛋白质、矿物质和小分子有机物，但牛奶场却很难处理这种乳清。研矿物质和小分子有机物，但牛奶场却很难处理这种乳清。研究发现，大肠杆菌的究发现，大肠杆菌的1acZ1acZ操纵子包含了半乳糖苷酶和乳糖渗操纵子包含了半乳糖苷酶和乳糖渗透酶的基因，这两个基因置于透酶的基因，这两个基因置于X XCampestrisCampestris( (野油菜黄单胞野油菜黄单胞菌菌) )启动子的驱动下，转入宿主的质粒

55、载体中，导入大肠杆菌，启动子的驱动下，转入宿主的质粒载体中，导入大肠杆菌，然后通过三亲交配转入然后通过三亲交配转入X Xcampestriscampestris。本来，野生型的。本来，野生型的X Xcampestriscampestris不能利用乳糖，只能在以葡萄糖为碳源的环境中不能利用乳糖，只能在以葡萄糖为碳源的环境中生产黄原胶，而用这两个基因转化后，生产黄原胶，而用这两个基因转化后，X Xcampestriscampestris菌可利菌可利用乳清高水平地生产黄原胶。用乳清高水平地生产黄原胶。59行业材料（三）超氧化物歧化酶（三）超氧化物歧化酶(SOD)的基因工程的基因工程l采用基因工程手段

56、改良产酶菌株，近年来应用于超氧化物采用基因工程手段改良产酶菌株，近年来应用于超氧化物歧化酶歧化酶(SOD)。Hallewell等报道了人的等报道了人的SOD的的cDNA的核的核苷酸序列、分子克隆和用苷酸序列、分子克隆和用Tacl启动子在大肠杆菌中的高效启动子在大肠杆菌中的高效表达。利用酵母甘油醛磷酸脱氢酶启动子指导人的表达。利用酵母甘油醛磷酸脱氢酶启动子指导人的SOD基基因在酵母菌中高效表达，产生的人的因在酵母菌中高效表达，产生的人的SOD是可溶的，酶比是可溶的，酶比活正常。酵母产生的人的活正常。酵母产生的人的SOD在其在其N末端乙酰化，它与末端乙酰化，它与人红细胞的人红细胞的SOD物化特性相

57、同。可见，用酵母表达生产人物化特性相同。可见，用酵母表达生产人的的SOD，具有广泛的应用前景。，具有广泛的应用前景。60行业材料（四）应用于生产保健食品的有效成分（四）应用于生产保健食品的有效成分l当今，保健食品的发展有赖于基因工程这门新技术。当今，保健食品的发展有赖于基因工程这门新技术。现在，可以采用转基因手段，在动植物或其细胞中使现在，可以采用转基因手段，在动植物或其细胞中使目的基因得到表达而制造有益于人类健康的保健成分目的基因得到表达而制造有益于人类健康的保健成分或有效因子。或有效因子。l例如，将一种有助于心脏病患者血液凝结溶血作用的例如，将一种有助于心脏病患者血液凝结溶血作用的酶基因克

58、隆至牛或羊，便可以在牛乳或羊乳中产生这酶基因克隆至牛或羊，便可以在牛乳或羊乳中产生这种酶。又如，把人的血红素基因克隆至猪中，那么，种酶。又如，把人的血红素基因克隆至猪中，那么，猪血可以用做人类血液的代用品。这些都是转基因动猪血可以用做人类血液的代用品。这些都是转基因动物生产特殊成分的例子。物生产特殊成分的例子。61行业材料62行业材料63行业材料思考题思考题1. 什么是基因工程？基因工程的操作步骤有哪些？2. 基因工程常用的工具酶有哪些？什么是限制性内切酶？3. 什么是基因工程的载体？理想载体应具有哪些特征？常用的载体有哪些？4. 什么叫目的基因？ 获得目的基因的方法有哪些？目的基因与载体的连

59、接方式有哪些？64行业材料5.说明重组DNA分子导入受体细胞的方法。6.基因工程中常用的分子生物学方法有哪些？ 7. 试述基因工程在食品工业上的应用。65行业材料1.1.什么是基因工程？基因工程的操作步骤有哪些？什么是基因工程？基因工程的操作步骤有哪些？从从狭狭义义上上讲讲：基基因因工工程程又又称称DNADNA重重组组技技术术，是是指指将将一一种种或或多多种种生生物物体体（供供体体）的的基基因因与与载载体体在在体体外外进进行行拼拼接接重重组组，然然后后转转入入到到另另一一种种生生物物体体（受受体体）内内，使使之之按按照照人人们们的的意意愿愿遗遗传传并并表达出新的性状。表达出新的性状。 从广义上

60、讲：基因工程是指重组从广义上讲：基因工程是指重组DNA技术的产业化设计与应技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。 上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建上游技术指的是基因重组、克隆和表达的设计与构建（即重组（即重组DNA技术）。技术）。 下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及下游技术则涉及到基因工程菌或细胞的大规模培养以及基因产物的分离纯化过程。基因产物的分离纯化过程。66行业材料基因工程的实现主要分为基因工程的实现主要分为基因工程的实现主要分为基因工程的实现主要分为五个步骤五个步骤五个步骤五个步骤：制备目的基因（

61、制备目的基因（切切）；）；将目的基因与载体连接，构建重组将目的基因与载体连接，构建重组DNADNA（接接）；）；将重组将重组DNADNA导入受体生物细胞（导入受体生物细胞（转转）；）；筛选具有重组筛选具有重组DNADNA的转化体阳性克隆（的转化体阳性克隆（增增）；）；使目的基因在受体生物细胞中高效表达（使目的基因在受体生物细胞中高效表达（检检）。）。67行业材料2. 基因工程常用的工具酶有哪些？什么是限制性内基因工程常用的工具酶有哪些？什么是限制性内切酶？切酶？目前，常用的工具酶已有目前，常用的工具酶已有300多种。主要包括限制性内切酶、多种。主要包括限制性内切酶、DNA甲基化酶、聚合酶、连接

62、酶、激酶、磷酸化酶和核酸酶甲基化酶、聚合酶、连接酶、激酶、磷酸化酶和核酸酶等。等。限制性核酸内切酶，简称限制酶。能够识别能够识别DNADNA大分大分子双链上特定的核苷酸顺序，并能在某一特定部位子双链上特定的核苷酸顺序，并能在某一特定部位将将DNADNA断裂。断裂。68行业材料3. 什么是基因工程的载体？理想载体应具有哪些特什么是基因工程的载体？理想载体应具有哪些特征？常用的载体有哪些？征？常用的载体有哪些？载体：载体：将外源将外源DNADNA携带进入宿主细胞的工具。携带进入宿主细胞的工具。基因载体必须具备的特征条件：对受体细胞的可转移性。对受体细胞的可转移性。具有与特定受体细胞相适应的复制位点

63、或具有与特定受体细胞相适应的复制位点或 整合位点。整合位点。具有多种单一的核酸酶识别位点。具有多种单一的核酸酶识别位点。具有合适的选择标记。具有合适的选择标记。分子量较小，多拷贝。分子量较小，多拷贝。常用的载体有：常用的载体有：质粒载体；噬菌体载体；柯斯（粘粒）质粒；质粒载体；噬菌体载体；柯斯（粘粒）质粒；酵母载体；农杆菌质粒载体；人工构建的大容量载体等。酵母载体；农杆菌质粒载体；人工构建的大容量载体等。69行业材料4. 什么叫目的基因？什么叫目的基因？ 获得目的基因的方法有哪些？获得目的基因的方法有哪些？ 目的基因与载体的连接方式有哪些？目的基因与载体的连接方式有哪些？目的基因目的基因(ob

64、jective gene)：又叫靶基因又叫靶基因(target gene)，是，是指根据基因工程的目的，设计的所需要的某些指根据基因工程的目的，设计的所需要的某些DNA分子片分子片段，它含有一种或几种遗传信息的全套密码段，它含有一种或几种遗传信息的全套密码(code) 。常用方法有：常用方法有：直接分离直接分离DNA鸟枪法鸟枪法基因文库法基因文库法酶法或化学方法人工合成基因酶法或化学方法人工合成基因mRNA差异显示技术筛选差异表达基因差异显示技术筛选差异表达基因差异蛋白质谱表达技术筛选功能基因差异蛋白质谱表达技术筛选功能基因连接方法：连接方法：粘性末端连接；平头末端连接；人工接头法；同源粘性末

65、端连接；平头末端连接；人工接头法；同源多聚尾连接法。多聚尾连接法。70行业材料5. 说明重组说明重组DNA分子导入受体细胞的方法。分子导入受体细胞的方法。转化转染微注射技术电转化法基因枪技术病毒感染法农杆菌质粒介导法71行业材料 6.基因工程中常用的分子生物学方法有哪些？（1）凝胶电泳技术琼脂糖凝胶电泳；聚丙烯酰胺凝胶电泳（2）杂交技术 核酸原位杂交核酸原位杂交 菌落原位杂交菌落原位杂交 斑点狭缝杂交斑点狭缝杂交 膜上吸印杂交膜上吸印杂交（3）PCR技术72行业材料7. 试述基因工程在食品工业上的应用试述基因工程在食品工业上的应用（1 1）利用基因工程改善食品原料的品质）利用基因工程改善食品原

66、料的品质）利用基因工程改善食品原料的品质）利用基因工程改善食品原料的品质 改良动物食品性状改良动物食品性状 改造植物性食品原料改造植物性食品原料 改造食品微生物改造食品微生物 培育高抗的新品种培育高抗的新品种（2 2）利用基因工程改进食品生产工艺）利用基因工程改进食品生产工艺）利用基因工程改进食品生产工艺）利用基因工程改进食品生产工艺 改进果糖和乙醇生产方法改进果糖和乙醇生产方法 改良啤酒大麦的加工工艺改良啤酒大麦的加工工艺 改良小麦种子贮藏蛋白的烘烤特性改良小麦种子贮藏蛋白的烘烤特性 改善牛乳加工特性改善牛乳加工特性（3 3）利用基因工程生产食品添加剂及功能性食品）利用基因工程生产食品添加剂及功能性食品）利用基因工程生产食品添加剂及功能性食品）利用基因工程生产食品添加剂及功能性食品 生产氨基酸；生产黄原胶；生产氨基酸；生产黄原胶； 应用于生产保健食品的有效成分应用于生产保健食品的有效成分73行业材料