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1、课程作业 学位类型： 科学学位 学科科、领域： 农农产品加工与与贮藏 研究究方向： 农产品品加工技术 导师姓名： 任国谱 学生生姓名： 李小帅 学 号： 220110238 入学时间： 2010.9 授课教师： 刘芳芳教授 课程名称： 食品生生物技术 水溶性生物技术术与食品安全全检测与品质质控制摘要：生物技术术为一门新兴兴的高新技术术。简要概述述了基因工程程、细胞工程程、酶工程、发发酵工程等生生物技术在食食品检测与品品质控制领域域的应用。商商业实践表明明，应用生物物技术能改善善健康、服务务农业以及提提高食品品质质。关键词：生物技技术， 食品品安全， 检检测， 品质质控制Abstracct: B
2、ioteechnollogy iis a rrisingg techhnologgy. Thhis paaper iis a bbrief overvview oof gennetic enginneerinng, ceell enngineeering, enzyyme enngineeering, fermmentattion eengineeeringg, in the aappliccationn of ffood ssafetyy and qualiity coontroll. Thrrough commeerciall appllicatiion, bbiotecchnoloogy
3、 maay impprove healtth, aggricullture, andd the qualiity off foodds.Keywordds: biiotechhnologgy, foood saafety, deteectionn, qqualitty conntrol1 前言生物技术在食品品生产中的应应用已有十几个世纪，主主要为采用微微生物发酵生生产许多传统统食品，比如面包、酸酸奶、奶酪及及啤酒等，始始终与人类生生活息息相关关。近年来，随随着许多新兴兴的生物技术术应用于食品品生产与开发发，促进了食食品工业的飞飞速发展。适适应和满足消消费者需求的的安全、方便便、特别是功功能性食
4、品正正不断进入市市场。为满足足消费者的需需求，维持或或扩大市场份份额，食品工工业正致力于于开发高附加加值的新型或或改良食品。同同时加强对生生物技术创新新策略的研究究，将有利于于食品功能性性的开发11。同时现代生生物技术以其其灵敏、准确确、迅速等独独特优点，在在食品安全检检测及品质控控制领域发挥挥着重要作用用。2 食品生物技术术的基本概念念生物技术（Biiotechhnologgy）又称生物工工程(Biooenginneerinng)，是以以现代生命科科学为基础，利利用生物的特特性和功能，结结合先进的科学技技术手段及其他基础科科学的原理，按照预先的的设计改造生生物体或加工工生物原料，为为人类生产
5、出出所需产品或或达到某种目目的的新技术术。广泛应用用于食品、农农业、化工、医医药、环境保保护等行业平平2。食品生物技术（FFood BBiotecchnoloogy）是现现代生物技术术在食品领域域中的应用，是是指以现代生生命科学为基基础，结合现现代工程技术术手段和其他他学科的研究究成果，用全全新的方法和和手段设计新新型的食品和和食品原料。以以现代分子生生物学为基础础的基因工程程技术是食品品生物技术的的核心和基础础，它贯穿于于细胞工程、酶酶工程、发酵酵工程、蛋白白质工程、生生物工程下游游技术和现代代分子检测技技术之中33。基因工程（Geeneticc engiineeriing）又称称分子克隆（
6、MMolecuular ccloninng）或DNNA重组技术术（Recoombinaant DNNA tecchnoloogy），即即对不同生物物遗传物质（基基因），在体体外进行人工工的“剪切”“组合”和“拼接”，将异源基基因与载体DDNA进行重重组，通过微微生物质粒、噬噬菌体、病毒毒等载体，将将形成的重组组子转入受体体细胞，时异异源基因在其其中复制表达达，从而改造造生物特性，大大量生产人类类所需要的产产物或创建新新的生物类型型4。细胞工程（Ceell Enngineeering）就就是应用细胞胞生物学方法法根据人们预预定的设计，有有计划地保存存、改变和创创造遗传物质质的技术，也也就是在细胞
7、胞水平研究、开开发、利用各各类细胞的工工程5。主要包括：动植物组织织和细胞的培培养技术、细细胞融合技术术、细胞器移移植和细胞重重组等技术。酶工程（Enzzyme EEngineeeringg）是利用酶酶、细胞器或或细胞所具有有的特异催化化功能或对酶酶进行修饰改改造，并借助助生物反应器器和工艺过程程来生产人类类所需产品的的技术。主要要包括没得酶酶的固定化技技术、细胞固固定化技术、酶酶的修饰改造造技术及酶反反应器的设计计技术等。发酵工程（Feermenttationn Engiineeriing）是指给微生生物提供最适适宜的生长条条件，利用微微生物的特定定功能，通过过现代技术手手段生产出人人类需要
8、的产产品的工程，又又称为微生物物工程。它主主要包括菌种种生产，发酵酵条件的优化化与控制，反反应器的设计计及产物的分分离、提取与与精制等66。蛋白质工程（PProteiin Enggineerring）是是指在基因工工程的基础上上，结合蛋白白质结晶学、动动力学和蛋白白质化学等多多学科的基础础知识，通过过对基因的人工工定向改造等等手段，达到到对蛋白质进进行修饰、改改造、拼接以以产生能满足足人类需要的的新型蛋白质质的目的。蛋蛋白质工程的的基本途径是是从预期功能能出发，设计计期望的结构构，合成目的的基因且有效效地克隆表达达或通过诱变变、定向修饰饰和改造等一一系列工序，合合成优良蛋白白质。由于蛋蛋白质工
9、程是是在基因工程程的基础上发发展起来的，在在技术方面有有诸多同基因因工程相似的的操作，因此此蛋白质工程程又称为第二二代基因工程程。生物工程下游技技术（Biootechnnique Downsstreamm Proccessinng）是指将将发酵工程、酶酶工程、蛋白白质工程和细细胞工程生产产的生物原料料，经过提取取、分离、纯纯化、加工等等步骤，最终终生成产品的的技术。现代分子检测技技术是应现代代生物技术的的发展以及其其他诸如医疗疗、食品、农农业、环境保保护等产业发发展的需要而而发展起来的的一门新技术术。主要包括括：核酸分子子检测技术、蛋蛋白质分子检检测技术、生生物芯片和生生物传感器技技术。3 生
10、物技术术在食品安全全检测中的应应用传统食品安全检检测方法，一一般来说成本本高、速度慢慢、效率低。而而且，许多有有害微生物和和毒素还不能能检出。随着着现代生物技技术的发展，新新型食品不断断出现，传统统食品安全检检测方法已不不能满足食品品安全检测的的需要。生物物技术发展很很快，种类很很多，其中大大多数可以用用于食品安全全检测。常用用的主要包括括分离培养法法、免疫学方方法、分子生生物技术、生生物传感器技技术和生物芯芯片等7。3.1 分离离培养法分离培养法，是是传统而有效效的生物分析析方法，是针针对食品中的的病原微生物物（如细菌、真真菌和病毒等等）以及其他他有害微生物物（如寄生虫虫等）的主要要分析方法
11、。其其主要过程是是通过分离培培养，得到目目的培养物，然然后利用形态态学、生化特特性加以鉴定定，并可以用用光学显微镜镜或电子显微微镜等加以确确证。分离培培养法的劳动动强度大、耗耗时长，对于于某些培养或或分离困难的的污染生物难难于检测，但但是它具有操操作简便、无无需昂贵的仪仪器设备、检检测结果直观观等优点，所所以仍然是当当今食品中染染污等主要检检测方法。3.2 免疫疫学方法免疫学方法，是是利用抗体与与抗原的特异异性结合特性性来实现食品品中污染物检检测的方法。由由于抗原抗体体反应的特异异性，所以该该方法具有专专一性（即抗抗杂质干扰的的能力强），灵灵敏度高等优优点。免疫学学方法的种类类非常多，目目前用
12、于食品品安全检测的的主要包括免免疫凝集反应应、沉淀反应、酶联免疫吸吸附测定法、单克隆抗体体等方法。免免疫学方法主主要用于食品品中生物性污污染物（如病病原菌和寄生生虫）以及他他们的代谢产产物（如生物物毒素等）的的检测和分析析。另外食品品中的化学污污染物，例如如农药、抗生素和激激素等的残留留也可以采用用免疫学方法法进行分析，首首先必须制备备特异性抗体体，而对于一一些小分子物物质，例如生生物毒素和农农药残留等，由由于本身没有有免疫原性，所所以首先必须须对其进行改改造，其过程程复杂、繁琐。另外外，抗体的制制备过程也比比较麻烦，且且不宜与工业业化生产。3.3 分子子生物技术分子生物技术就就是通过蛋白白质
13、、核酸在在分子水平上上的研究，掌掌握其性质，利利用其性质在在分子结构水水平上操作从从而达到人们们对生物的改改造获得人们们所需要的产产物。其种类很多，发发展迅猛，概概括起来主要要有核酸分子子杂交技术、PPCR技术和和重组DNAA技术等几大大类。其中前前两类技术近近年来在食品品安全检测和和分析中得到到了较好的应应用，是当今今发展最快的的食品安全检检测技术。它它主要用于食食品生物性污污染（病源微微生物和寄生生虫等）的检检测和分析，具具有特异和灵灵敏等优点。3.4 生物物传感器生物传感器（BBiosennsor）是是由固定化的的并有化学分分子识别功能能的生物材料料、换能器件件及信号放大大装置等构成成的
14、分析工具具或系统。其其工作原理是是：生物识别别元件中的生生物材料（例例如酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等）特异性的的识别待检测测的物质，产产生相应的信信号，转换器器将信号转换换成电信号，并并经过检测器器进行分析，电电信号的大小小和待测物质质之间存在相相关性，所以以可以通过电电信号大小测测定待检测物物质的含量。生物传感器在检测中应用广泛，可检测食品的新鲜度，食品中细菌和病原菌，食品中的毒素，食品中添加剂等。生物传感器采用固定化生物活性物质作催化剂，价值昂贵的试剂可以重复多次使用，且具有灵敏度高、专一性强、可微型化，测定简便迅速、检测成本较低，准确性较高等优点。在食品安全检测及品质控制中
15、发挥着重要的作用。3.5 生物物芯片生物芯片（Biiochipp）即借助微微加工和微电电子技术。将将大量已知序序列的核酸或或蛋白质片段段有序地组合合在一个微小小基片表面,通过与标记记的核酸或蛋蛋白质分子进进行反应，分分析待检标本本的相应成分分。目前生物物芯片主要用用于人类疾病病的诊断、人人类基因组的的研究、药物物筛选、DNNA测序、农农作物优育优优选等。由于于生物芯片可以以在很小的基基片上固定大大量的生物识识别分子，如如DNA片段段、RNA片片段、抗原或或抗体分子、蛋蛋白质等，所所以在食品检检测中有望实实现同时检测测多个指标。因因此，生物芯芯片在食品安安全与营养方方面会有广阔阔的应用前景景4
16、生物技术与食食品品质食品生物技术经经历了一系列列的发展过程程后，已不再再是传统意义义上的食品生生物技术，它它已经成为现现代生物技术术的重要组成成部分。生物物技术研究内内容主要包括括，基因工程、细细胞工程、发发酵工程和酶酶工程等方面面。4.1 基因因工程在食品品加工中的应应用基因工程可以改改造食品原材材料，改善食食品品质及加加工特性。在在植物食品品品质的改良上上，基因工程程技术得到广广泛应用，并并取得了丰硕硕成果，其中中主要集中于于改良蛋白质质、碳水化合合物及油脂等等食品原料的的产量和质量量。如豆类植植物的第一限限制氨基酸为为蛋氨酸，但但赖氨酸含量量较高，与谷谷物中的蛋白白质正好相反反，通过基因
17、因工程技术，将将谷物类植物物基因导入豆豆类植物，研研发蛋氨酸含含量提高的转转基因大豆8。利用基因工程菌菌株改善发酵酵食品品质和和风味。发酵酵食品的品质质风味及产率率是影响发酵酵食品工业经经济效益的关关键因素，而而这些又取决决于所使用的的微生物菌株株品种，但传传统的为生物物育种方法又又难以达到定定向改造微生生物形状的母母的，而利用用DNA重组组技术、反义义RNA技术术及基因缺失失等基因工程程技术构造所所需的基因工工程菌株是解解决该问题的的方便、快捷捷的途径。如如在烘焙工业业中，将含有有丝菌属LIIPZ基因的的质粒转化到到酵母中，利利用转基因酵酵母发酵生面面团生产的面面包较蓬松，内内部结构较均均匀
18、。此外还还可以用于改改善啤酒酵母母、酱油酵母母、乳酸菌，酶酶制剂等。4.2 细胞胞工程在食品品加工中的应应用在食品生物技术术领域中，可可利用各种微微生物发酵生生产蛋白质、酶酶制剂、氨基基酸、维生素素多糖、低聚聚糖、及食品品添加剂等产产品。为了使使其高产优质质，除使用各各种化学、物物理方法有变变育种及基因因工程育种外外，采用细胞胞融合技术或或原生质体融融合技术也为为一种有效的的方法。采用用动植物细胞胞大量增殖生生产各种保健健食品的有效效成分及天然然食用色素等等，在食品、医医药及化工等等领域得到广广泛应用。其其中最具影响响力的事件如杂交水水稻，克隆羊羊多莉。近年来，细胞工工程在食品工工业领域的应应
19、用主要集中中在细胞杂交交，快速无性性繁殖和细胞胞育种等方面面。利用细胞胞工程技术进进行作物育种种，是迄今人人类受益最多多的一个方面面。我国在这这一领域已达达到世界先进进水平，以花花药单倍体育育种途径，培培育出的水稻稻品种或品系系有近百个，小小麦有30个个左右。其中中河南省农科院院培育的小麦麦新品种，具具有抗倒伏、抗抗锈病、抗白白粉病等优良良性状。利用用细胞杂交和和细胞培养可可生产独特的的食品香味和和风味的添加加剂；如香草草素，可可香香素等。采用用细胞分离法法分离出香草草植物细胞，然然后进行人工工培养大量繁繁殖，提取出出香味物质极极大提高了香香草香料的产产量。利用细细胞工程已出出许多具备特特殊抗
20、性和耐耐性的优质植植物新品种。4.3 发酵酵工程在食品品加工中的应应用发酵工程技术是是一项古老的的生物技术，传传统的厌氧发发酵技术已发发展成为现代代化的深层通通气搅拌培养养，包括菌种种的分离、选选育、发酵器器设计、空气气净化、发酵酵条件、以及及产品分离、提提纯等技术。发酵工程在食品工业上的应用：主要有三大类产品，一是生产传统的发酵产品，如啤酒、果酒、食醋等；二是生产食品添加剂；三是帮助解决粮食问题。在啤酒生产中，国国外采用固定定化酵母的连连续发酵工艺艺进行酿造，可可以明显缩短短发酵时间。日日本利用纯种种曲霉进行酱酱油酿造，原原料蛋白质的的利用率高达达85%。用用酵母或细菌菌等微生物菌菌体发酵得
21、到到的单细胞蛋蛋白（SCPP），含有丰丰富的蛋白质质、碳水化合合物、维生素素、矿物质等等，营养价值值极高。4.4 酶工工程在食品加加工中的应用用 酶工程程是将生物体体内具有特定定催化作用的的酶类或细胞、细胞器分离离出来，在体体外借助工业业手段和生物物反应器进行行催化反应来来生成某种产产品的工程技技术。当前酶酶制剂的生产产，主要依靠靠从微生物发发酵液或细胞胞中提取有用用的酶类，如如-淀粉酶、糖糖化酶、蛋白白酶以及用于于重组DNAA技术的各种种工具酶等。目前已有几十种种酶成功的用用于食品工业业。如葡萄糖糖、饴糖、果果葡糖浆的生生产、蛋白质质的加工，果果蔬加工，食食品保鲜以及及改善食品的的品质与风味
22、味等。如用-淀粉酶，以以淀粉，玉米米粉等为原料料，控制不同同的发酵条件件可制造葡萄萄糖、果糖等等。在鱼类加加工中用蛋白白酶进行鱼子子去膜、鱼类类去皮、脱腥腥、去苦味等等。另外，在在制造肠衣过过程中，也可可以去除残渣渣。在制作面面包过程中加加入-淀粉酶，可可调节麦芽糖糖生成量，使使二氧化碳产产生和面团气气体保持力性性平衡，可提提高面包质量量。若加入蛋蛋白酶，可促促进面筋软化化，增加延伸伸性，降低粘粘度，增加面面筋筋力，增增强可塑性。果胶酶和半纤维素酶可用于澄清果汁，柚苷酶用于柑橘脱苦。5 小结在未来食品工业业的发展中，结结合生物技术术将不断开发出出新资源、新新产品。生物时代的的食品已不再再是传统
23、农业业食品的概念念，工业食品品将在人们日日常生活中占占据重要地位位。生物技术将在在食品安全与与品质控制中中扮演重要角角色。相信在在不久的将来来，生物技术术的发展及开开发应用将会会为食品工业业的快速发展展起到更大的的作用9。参考文献1 张媛媛媛，刘均洪洪，李凤梅等等食品生物技技术研究进展展J.粮食食加工200072 李冬冬生,曾凡坤 食品高新技技术M.中国计量出出版社200073 罗云云波.食品生物技技术导论MM.中国农农业大学出版版社200664 周家家春.食品工业新新技术M.化学工业业出版社200055 王向向东.食品生物技技术M.东南大学出出版社200076 陈永永生.食品生物技技术M.内
24、蒙古科学学技术出版社社 200887 陈福福生.食品安全检检测与现代生生物技术MM.化学工工业出版社220048 张柏柏林,杜为民,郑彩霞等.生物技术与与食品加工M.化学学工业出版社社20059 王伟伟,赵凯,周东坡.生物技术在在食品领域的的应用与发展展趋势J.生物技术术通报20006课程论文原创性性声明本人郑重声明：所呈交的课课程论文是本本人在大量查查阅文献资料料的基础上，独独立思考与总总结所取得的的成果作品。除除了文中特别别加以标注引引用的内容外外，本论文不不包含任何其其他个人或集集体已经发表表或撰写的成成果作品，也也不包含为获获得各教育机机构的学位或或证书所使用用过的材料。本本人完全意识识到本声明的的法律后果由由本人承担。 作者者签名：李小小帅 2011年年 10 月月 18 日日