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1、第八章 生物技术与食品1本章内容本章内容生物技术与食品生产生物技术与食品包装生物技术与食品检测转基因食品的检测生物技术与未来食品工业123452学习目的学习目的掌握现代生物技术在食品领域中的主要应用。了解通过基因工程技术还可以生产许多新型的食品。了解现代生物技术在食品工业上的应用和发展趋势。认识生物技术在生产单细胞蛋白、生产饮料与食品添加剂、食品发酵等食品生产加工过程中的重要作用。3与生物技术相关的食品4本章内容本章内容生物技术与食品生产生物技术与食品包装生物技术与食品检测转基因食品的检测生物技术与未来食品工业123455第一节第一节 生物技术与食品生产生物技术与食品生产（一）单细胞蛋白的概念
2、：（一）单细胞蛋白的概念： 由单细胞或丝状微生物个体作为蛋白质生产工厂所产生的蛋白。 那么动植物生产的蛋白是不是单细胞蛋白呢？ 答案是肯定的，不是，因为动植物是多细胞生物。一、单细胞蛋白一、单细胞蛋白6一、单细胞蛋白一、单细胞蛋白（二）（二） 蛋白质的需求蛋白质的需求 目前世界面临着人口爆炸，发展中国家尤为突出，世界上25%的人口正在遭受着饥饿和营养不良的威胁。发展中国家60%的居民食物中蛋白不足，和发达国家相比差距很大并在逐步拉大。人类对蛋白的需求量依旧很大，并在逐渐增加。请节约每一粒粮食7一、单细胞蛋白一、单细胞蛋白250kg250kg公平竞赛每头牛每天产生200g蛋白质理想的生长条件，每
3、天能够合成25吨的蛋白质获胜者8一、单细胞蛋白一、单细胞蛋白（三）单细胞蛋白的生产（三）单细胞蛋白的生产 1 1、能源物质生产单细胞蛋白、能源物质生产单细胞蛋白 细菌和酵母可利用甲醇、乙醇、甲烷和多链烷烃生产细菌和酵母可利用甲醇、乙醇、甲烷和多链烷烃生产SCP。原料为甲醇大规模发酵工厂利用嗜甲醇营养菌英国ICI公司生产SCP9一、单细胞蛋白一、单细胞蛋白（三）单细胞蛋白的生产（三）单细胞蛋白的生产 2 2、工农业废弃物生产单细胞蛋白、工农业废弃物生产单细胞蛋白 利用工业废弃物（稻秸、蔗渣、糖蜜、动物粪便和工利用工业废弃物（稻秸、蔗渣、糖蜜、动物粪便和工业的下脚料等），在相应微生物发酵下生产业的
4、下脚料等），在相应微生物发酵下生产SCPSCP。有机废料（奶渣、烂水果等）真菌宛氏拟青霉发酵Pekilo 单细胞蛋白利用10一、单细胞蛋白一、单细胞蛋白（三）单细胞蛋白的生产（三）单细胞蛋白的生产 3 3、从藻类中生产单细胞蛋白、从藻类中生产单细胞蛋白 藻类以藻类以COCO2 2作为碳源通过光和作用，在开放的池塘里就作为碳源通过光和作用，在开放的池塘里就可以生产可以生产SCPSCP。1g螺旋藻1000g蔬菜=营养物质11一、单细胞蛋白一、单细胞蛋白（四）（四）SCPSCP的可接受程度及其毒力的可接受程度及其毒力SCP安全性安全性营养价值营养价值可接受程度可接受程度日、英、意等国日、英、意等国禁
5、止用石油派生禁止用石油派生物生产物生产SCPSCP加工必须加工必须无病原菌或有无病原菌或有毒物质毒物质微生物的代微生物的代谢产物必须谢产物必须是无毒的是无毒的SCP产品必须先产品必须先用动物进行短期用动物进行短期急性毒力检测急性毒力检测安全性安全性营养价值营养价值可接受程度可接受程度12二、食品和饮料的发酵生产二、食品和饮料的发酵生产 发酵的重要作用有哪些？ 一、防止有机物的腐败；二、是原料发生感官的、物理的和营养方面的变化，改善风味和微生素成分。（一）酒精饮料（一）酒精饮料13二、食品和饮料的发酵生产二、食品和饮料的发酵生产（一）酒精饮料（一）酒精饮料制麦芽制麦芽制浆制浆发酵发酵加工和成熟加
6、工和成熟利用传统遗传利用传统遗传学、原生质体学、原生质体融合和重组融合和重组DNA技术等技技术等技术改良酿酒酵术改良酿酒酵母的品系，从母的品系，从而提高啤酒品而提高啤酒品质。质。14二、食品和饮料的发酵生产二、食品和饮料的发酵生产（二）奶制品（二）奶制品 奶制品在乳酸杆菌的自发作用下所生产的产物。奶制品在乳酸杆菌的自发作用下所生产的产物。乳酸杆菌对奶制品的好处：乳酸杆菌对奶制品的好处：对人无害，还可抑制许多不对人无害，还可抑制许多不良细菌；良细菌；可改善奶制品口味和质地；可改善奶制品口味和质地；有利于肠道微生物生态平衡。有利于肠道微生物生态平衡。15二、食品和饮料的发酵生产二、食品和饮料的发酵
7、生产（二）奶制品（二）奶制品 凝乳酶：能水解蛋白质形成一种凝胶，凝胶分离出来凝乳酶：能水解蛋白质形成一种凝胶，凝胶分离出来后，经切块和脱水后压成一定形状，熟化成奶酪。后，经切块和脱水后压成一定形状，熟化成奶酪。16二、食品和饮料的发酵生产二、食品和饮料的发酵生产（三）其它发酵食品（三）其它发酵食品蔬菜发酵豆类发酵谷类食品发酵17三、酶与食品加工三、酶与食品加工l酶是大部分食品和饮料发酵的一个重要因素，酶的应用是现代生物技术在食品生产中的一个主要应用。食品用酶食品用酶60%属于蛋白质水解酶10%属于糖水解酶3%属于脂肪水解酶其余为较特殊的酶18三、酶与食品加工三、酶与食品加工l酶在食品工业中应用
8、可以增加食品产量、提高食品质量、降低原料和能源消耗、改善劳动条件和降低成本，还可促进新产品、新技术和新工艺的兴起和发展。l工业生产上已基本用酶来水解淀粉，酶还可以改善保健品中的有效成分等。 例如：在牛奶中添加乳糖酶，可以使乳糖降解为半乳糖和葡萄糖，以利于人体吸收。19四、新型甜味剂四、新型甜味剂l甜味剂可用于软饮料、糖果、点心、果酱、果冻、罐头食品、发酵食品和调味剂以及肉类制品等，其拥有广阔的前景和市场，同时也是一个有赖于生物技术革新的广大市场。l目前，甜味剂的主要来源是甜菜糖和蔗糖。l阿斯巴甜：L-天冬氨酸-L-苯丙氨酸甲酯，是安全性研究最为完全的一种食品添加剂。已经逐渐替代了化学合成的糖精
9、。20五、其他食品添加剂五、其他食品添加剂醋是一种水溶性液体，含至少醋是一种水溶性液体，含至少4 4的醋酸，少的醋酸，少量的糖、酒精和盐；它通常来自葡萄汁、麦量的糖、酒精和盐；它通常来自葡萄汁、麦芽汁或苹果汁的发酵。发酵用菌通常是酵母芽汁或苹果汁的发酵。发酵用菌通常是酵母菌和醋酸杆菌。菌和醋酸杆菌。食用有机酸是很重要的食品添加剂。常用的食用有机酸是很重要的食品添加剂。常用的有柠檬酸、醋酸、乳酸、葡萄糖酸、苹果酸有柠檬酸、醋酸、乳酸、葡萄糖酸、苹果酸和酒石酸。这些有机酸都需要通过微生物的和酒石酸。这些有机酸都需要通过微生物的发酵制成。其中以柠檬酸的产量和用量最大。发酵制成。其中以柠檬酸的产量和用
10、量最大。21五、其他食品添加剂五、其他食品添加剂 氨基酸在食品与饮料工业中，广泛用来氨基酸在食品与饮料工业中，广泛用来增强口味，作为鲜味剂和营养添加剂。增强口味，作为鲜味剂和营养添加剂。 维生素通常是生物体内酶的辅酶或辅基，维生素通常是生物体内酶的辅酶或辅基，因此维因此维 生素缺乏将会影响酶的活性，并进生素缺乏将会影响酶的活性，并进而影响生物体的代谢功能而影响生物体的代谢功能。 低聚糖是指二个到十个分子的单糖组低聚糖是指二个到十个分子的单糖组成的低聚合度糖。是微生物分泌到胞外的成的低聚合度糖。是微生物分泌到胞外的一种物质。它们可使食品更黏稠或形成凝一种物质。它们可使食品更黏稠或形成凝胶，稳定食
11、品结构，改善外观和口味。胶，稳定食品结构，改善外观和口味。22六、转基因食品六、转基因食品l转基因食品是转基因食品是利用基因工程手段利用基因工程手段来来改善农作物的品质，如改善农作物的品质，如口感、营养、质地、颜色、形态、酸甜度以及成熟度等口感、营养、质地、颜色、形态、酸甜度以及成熟度等。l利用转基因技术可以有目的地将有利的遗传物质转移到生利用转基因技术可以有目的地将有利的遗传物质转移到生物细胞内，使这些有机体获得有利的特性，如具有产量高、物细胞内，使这些有机体获得有利的特性，如具有产量高、营养高和抗病能力强等优点营养高和抗病能力强等优点。23六、转基因食品六、转基因食品 转基因技术应用于食品
12、生产具有很多优点： 可延长水果、蔬菜的货架期及感官特性；可提高食品的品质；提高必需氨基酸的含量；增加碳水化合物含量；提高肉、奶和畜类产品的数量和质量；可增加农作物抗逆能力；生产可食性疫苗或药物；生产功能性食品。24本章内容本章内容生物技术与食品生产生物技术与食品包装生物技术与食品检测转基因食品的检测生物技术与未来食品工业1234525第二节第二节 生物技术与食品包装生物技术与食品包装l酶是一种催化剂，用于食品包装可对食品产生特殊的保护作用。腐败变质和氧化是食品腐变得两大重要因素，这就要求我们在食品储藏过程中第一要除氧，第二要除菌。l葡萄糖氧化酶（EFAD）：具有对氧非常专一的理想抗氧作用，是理
13、想的除氧方法。一、酶工程在食品包装中的应用一、酶工程在食品包装中的应用26一、酶工程在食品包装中的应用一、酶工程在食品包装中的应用l溶菌酶最大的特点是可消除微生物的繁殖，只食品包装上用作防腐剂，对人体无害，可代替有害的化学防腐剂。l转谷氨酰胺酶是一种催化酰基转移反应的酶，能够通过形成蛋白质分子间共价键，催化蛋白质分子聚合和交联，因而使食品小分子结合在一起。27二、基因工程在食品包装中的应用二、基因工程在食品包装中的应用l因传统塑料的废弃物很难降解，是白色污染的罪魁祸首，因传统塑料的废弃物很难降解，是白色污染的罪魁祸首，所以可降解塑料是当今研究的热点。所以可降解塑料是当今研究的热点。l-羟基脂肪
14、酸（羟基脂肪酸（PHAPHA）是一类微生物合成的大分子聚合物，）是一类微生物合成的大分子聚合物，其结构简单，是可生物降解材料研究的热点。其结构简单，是可生物降解材料研究的热点。28三、包装指示剂在食品包装中的应用三、包装指示剂在食品包装中的应用l包装指示剂主要是利用化学、微生物和动力学的方法通过指示剂的颜色变化记录包装商品在生命周期内商品质量的改变，主要研究成果有渗漏指示剂和保险指示剂。四、生物信息技术在食品包装中的应用四、生物信息技术在食品包装中的应用l近几年基因芯片技术开始在食品与包装工业中崭露头角，基因芯片在包装中的应用主要是对致病微生物的检测、对包装物特定蛋白的检测和包装独立分析与检测
15、。29本章内容本章内容生物技术与食品生产生物技术与食品包装生物技术与食品检测转基因食品的检测生物技术与未来食品工业1234530第三节第三节 生物技术与食品检测生物技术与食品检测l 食品中一些大分子或小分子可以直接或间接成为抗原，使免疫学技术成为研究和检测食品的快速、灵敏、专一、高效的方法。l抗原抗体的作用是免疫学的基础。抗原抗体特异性结合的结果，可以通过酶促显色反应、荧光反应、放射性同位素等方法来显示，由此建立了一系列敏感而实用的标记技术。一、免疫学技术的应用一、免疫学技术的应用31二、分子生物学技术的应用二、分子生物学技术的应用l分子生物学的飞速发展，也为食品检测提供了先进的技术手段，其中
16、的PCR 技术，由于具有快速、特异、灵敏的特点，在检测食品中致病微生物和追踪传染源方面已被广泛应用，尤其适合于那些培养困难的细菌和抗原性复杂的细菌的检测鉴定。PCR检测32三、生物传感器技术的应用三、生物传感器技术的应用l生物传感器选用选择性良好的生物材料（例如酶、DNA和抗原等）作为分子识别原件，当待测物与分子识别原件特异性结合后，所产生的复合物（或光、热等）通过信号转换器变成可以输出的电信号、光信号等并予以放大输出，从而得到相应的检测结果。l其具有较好的敏感性和特异性，操作简单、反应速度快等特点。33本章内容本章内容生物技术与食品生产生物技术与食品包装生物技术与食品检测转基因食品的检测生物
17、技术与未来食品工业1234534第四节第四节 转基因食品检测转基因食品检测l转基因食品已逐步进入普通百姓的生活，为保护广大消费者的权益，满足其选择权和知情权以及出于国际贸易的需要，转基因食品的检测越来越引起重视。l对转基因食品贴示标签，或是对转基因与非转基因原料进行分别输送，转基因原料和食品的检测都是必不可少的。l转基因食品的检测方法是对转基因食品进行确定、生产和管理的必要手段。转基因产品的检测，其实质就是检测转基因产品中是否存在外源 DNA序列或重组蛋白产物。35一、转基因食品的一、转基因食品的PCR检测检测l聚合酶链反应(PCR) 技术应用于转基因食品的检测，其敏感、快速、简便的特点是其他
18、检测技术所无法比拟的。lPCR 技术是当前检测转基因食品的常用方法，目前它对转基因食品的定量检测方法日趋成熟，而对特定转基因生物的 DNA进行定量检测的研究也迅速发展。36二、转基因食品的二、转基因食品的ELISA检测检测l转基因食品也可以通过转基因的表达产物蛋白质进行检测，ELISA 方法是检测转基因作物中的重组蛋白产物的常用方法。l在美国和日本已经出现了定量检测转基因“新”蛋白质的试剂盒。37三、三、 转基因食品的生物芯片检测转基因食品的生物芯片检测l生物芯片是转基因食品检测的新方法。我国成都百奥生物信息科技有限公司生产的BTI-TGP 转基因植物检测型芯片，通过检测外来的基因序列(DNA
19、 序列)，可鉴定该植物是否含有转基因成分。l这类方法和目前已知的同类PCR 法相比，除操作简便、快速、结果准确外，具有高通量的特性，解决了转基因检测中样品核酸制备中的困难，同时可降低检测成本和所需时间。38本章内容本章内容生物技术与食品生产生物技术与食品包装生物技术与食品检测转基因食品的检测生物技术与未来食品工业1234539第五节第五节 生物技术与未来食品工业生物技术与未来食品工业l首先，食品生产模式发生“绿色位移”。l其次，食品加工“重心前移”。l第三，“食品安全”的内涵发生变化。l第四，食品产业实现综合利用和零排放。 一、新时代食品工业呈现的新特点40二、二、现代生物技术在现代生物技术在未来未来食品工业上的应用食品工业上的应用l食品生物技术已成为食品工业的支柱，是未来发展最快的食品工业技术之一，具有广阔的发展前景和美好的未来。l现代生现物技术在未来食品工业中的应用呈现以下四个热点： （一）大力开发食品添加剂新品种 （二）发展微生物的保健食品 （三）螺旋藻食品 （四）开发某些虫类高蛋白食品41复习思考题复习思考题1 什么是单细胞蛋白? 简述它的几种来源。 2 举例说明食品发酵的用途。 3 食品检测中生物技术的应用有哪些? 4 你对转基因食品有什么看法? 5 谈谈现代生物技术在食品工业上的应用和发展趋势。42谢谢观赏！Thanks!43
