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1、 Modern Food Biotechnology现代食品生物技术现代食品生物技术n n授课专业与年级授课专业与年级:现代食品生物技术现代食品生物技术2009级级n n授课教师：王慧超授课教师：王慧超 n n时间：时间：2011年年9月月2011年年12月月n n联系方式：联系方式：n n 上本课程的几点基本要求1.不迟到、不早退，不旷课且一般不请事假不迟到、不早退，不旷课且一般不请事假,决不允许代请任何理由的事假。决不允许代请任何理由的事假。2.确实因病不能上课，愈后须出示医生的诊断确实因病不能上课，愈后须出示医生的诊断书。书。3.遵守课堂纪律，决不在课上私下说话。遵守课堂纪律，决不在课上
2、私下说话。4.同学之间的座位要集中。同学之间的座位要集中。5.认真做作业，绝不抄袭他人作业，按时交认真做作业，绝不抄袭他人作业，按时交作业。作业。6.特别强调特别强调:上课一定要上课一定要用心听讲用心听讲、作好笔记，、作好笔记，课后课后及时复习、总结及时复习、总结。返回关于本课程(理论课)的考核方式n n1.迟到、早退，每次扣迟到、早退，每次扣0.5分，无故旷课，每分，无故旷课，每次扣次扣1分，从学期总成绩中扣除，最多扣至分，从学期总成绩中扣除，最多扣至5分。分。n n2.理论课总成绩，包括平时作业成绩理论课总成绩，包括平时作业成绩（30%）和期末考试成绩（）和期末考试成绩（70%）。平时作）
3、。平时作业成绩为每次作业成绩之和除以本学期作业成绩为每次作业成绩之和除以本学期作业的总次数。如某次作业未交，该次作业业的总次数。如某次作业未交，该次作业成绩将记为成绩将记为0分。分。课程安排：n n 总总 学学 时：时：34n n 周周 学学 时：时：2n n 授课周数：授课周数：17第一章第一章 食品生物技术总论食品生物技术总论克隆羊多莉克隆羊多莉转基因延熟番茄转基因延熟番茄第一节第一节 生物技术概述生物技术概述一、生物技术的定义一、生物技术的定义 生物技术代表着生物技术代表着高新技术高新技术，但至今还没有一个统一的定义。，但至今还没有一个统一的定义。而从学术方面对生物技术下定义是在而从学术
4、方面对生物技术下定义是在2020世纪的事世纪的事（一）（一）BiotechnologyBiotechnology术语的诞生术语的诞生 19191919年一位匈牙利农业经济学家年一位匈牙利农业经济学家Karl ErekyKarl Ereky首创了首创了“Biotechnology”“Biotechnology”一词一词目的：表达一切用目的：表达一切用生物转化手段进行生产的概念生物转化手段进行生产的概念，并表明，并表明生物学生物学与与技术之间技术之间的内在联系的内在联系 （二）国际纯粹及应用化学联合会的定义（二）国际纯粹及应用化学联合会的定义（19821982）生物技术是将生物化学、细胞生物学、微
5、生物学和化学工程生物技术是将生物化学、细胞生物学、微生物学和化学工程等应用于工业生产过程及环境保护的技术。等应用于工业生产过程及环境保护的技术。（三）国际经济合作及发展组织的定义（三）国际经济合作及发展组织的定义（19821982）生物技术是应用自然科学和工程学的原理，依靠生物催化剂生物技术是应用自然科学和工程学的原理，依靠生物催化剂(酶或活细胞酶或活细胞)的作用对物料进行加工，以提供产品为社会服务的的作用对物料进行加工，以提供产品为社会服务的技术技术（四）（四）19851985年年Moo-YoungMoo-Young主编的综合生物技术中的主编的综合生物技术中的定义定义 生物技术是对生物作用和
6、生物物料加以评价和应用，并进行生物技术是对生物作用和生物物料加以评价和应用，并进行工业产品生产的技术工业产品生产的技术 生物技术包括：生物技术包括：传统生物技术传统生物技术：酿造技术和发酵技术：酿造技术和发酵技术 现代生物技术现代生物技术：以重组以重组DNADNA技术为核心，其研究内容包括：技术为核心，其研究内容包括：重组重组DNADNA技术及其他转基因技术；技术及其他转基因技术；细胞和原生质融合技术；细胞和原生质融合技术；酶和细胞固定化技术；酶和细胞固定化技术；植物脱毒和快速繁殖技术；植物脱毒和快速繁殖技术；动物和动物和植物细胞大量培养技术；植物细胞大量培养技术；动物胚胎工程技术；动物胚胎工
7、程技术；现代微生物发现代微生物发酵技术酵技术(高密度发酵、连续发酵和其他新型发酵技术高密度发酵、连续发酵和其他新型发酵技术)；现代生现代生物反应工程和分离工程；物反应工程和分离工程；蛋白质工程；蛋白质工程；分子进化工程分子进化工程二、生物技术的构成二、生物技术的构成基因工程基因工程细胞工程细胞工程酶工程酶工程蛋白质工程蛋白质工程发酵工程发酵工程n n（一）基因工程（一）基因工程（Gene engineeringGene engineering）n n是是是是20202020世纪世纪世纪世纪70707070年代以后兴起的一门新技术，也称年代以后兴起的一门新技术，也称年代以后兴起的一门新技术，也称
8、年代以后兴起的一门新技术，也称DNADNADNADNA重组技术重组技术重组技术重组技术 n n主要原理：以分子遗传学为基础，利用人工方法主要原理：以分子遗传学为基础，利用人工方法主要原理：以分子遗传学为基础，利用人工方法主要原理：以分子遗传学为基础，利用人工方法把生物的遗传物质分离出来，在体外进行切割、把生物的遗传物质分离出来，在体外进行切割、把生物的遗传物质分离出来，在体外进行切割、把生物的遗传物质分离出来，在体外进行切割、拼接和重组。然后将重组的拼接和重组。然后将重组的拼接和重组。然后将重组的拼接和重组。然后将重组的DNADNADNADNA导入某种宿主细导入某种宿主细导入某种宿主细导入某种
9、宿主细胞中，从而改变它们的遗传性质。这种创造新生胞中，从而改变它们的遗传性质。这种创造新生胞中，从而改变它们的遗传性质。这种创造新生胞中，从而改变它们的遗传性质。这种创造新生物并赋予新生物以特殊功能的过程称为基因工程物并赋予新生物以特殊功能的过程称为基因工程物并赋予新生物以特殊功能的过程称为基因工程物并赋予新生物以特殊功能的过程称为基因工程 n（二）细胞工程（二）细胞工程（Cell engineeringCell engineering）n n 基本原理基本原理n n 体外大量培养技术、细胞融合技术体外大量培养技术、细胞融合技术(也称也称细胞杂交技术细胞杂交技术)、细胞拆分、染色体工程和、细胞
10、拆分、染色体工程和繁殖生物学技术等繁殖生物学技术等（三）发酵工程（三）发酵工程（Fermentation engineering Fermentation engineering）u 主要原理主要原理u 包括微生物生长动力学，发酵条件的优化包括微生物生长动力学，发酵条件的优化和控制，生化反应器的设计，以及产品的分和控制，生化反应器的设计，以及产品的分离、提取和精制等技术离、提取和精制等技术 n n（四）酶工程（四）酶工程（Enzyme engineeringEnzyme engineering）n n 主要原理主要原理n n 酶固定化技术、细胞固定化技术、酶化学酶固定化技术、细胞固定化技术、酶
11、化学修饰技术和酶反应器设计等技术修饰技术和酶反应器设计等技术 n n（五）蛋白质工程（五）蛋白质工程n n（Protein engineeringProtein engineering）n n 主要原理主要原理三、生物技术各构成成分之间的关系三、生物技术各构成成分之间的关系 生生物物技技术术中中的的五五大大工工程程之之间间是是相相互互依依赖赖、密密切切联联系系、难难于于分分割的。割的。u 在在生生物物技技术术中中基基因因工工程程是是核核心心技技术术，但但是是基基因因工工程程包包括括蛋蛋白白质质工工程程所所提提供供的的新新的的、具具有有特特殊殊功功能能的的细细胞胞，还还必必须须通通过过发发酵酵工
12、工程程或细胞工程来实现它的潜在的经济价值。或细胞工程来实现它的潜在的经济价值。u 酶酶工工程程中中固固定定化化酶酶和和固固定定化化细细胞胞技技术术，它它本本来来就就是是从从发发酵酵工工程程中分离出来的一部分，也是同发酵工程密不可分的技术。中分离出来的一部分，也是同发酵工程密不可分的技术。u 细细胞胞工工程程中中的的动动物物和和植植物物细细胞胞大大量量培培养养技技术术原原理理类类似似于于发发酵酵工工程。程。u 蛋白质工程是酶工程中酶的分子修饰同基因工程相结合的产物蛋白质工程是酶工程中酶的分子修饰同基因工程相结合的产物 一、传统生物技术一、传统生物技术一、传统生物技术一、传统生物技术 生物技术的发
13、展与食品发展的历史是密不可分的，对促进人生物技术的发展与食品发展的历史是密不可分的，对促进人生物技术的发展与食品发展的历史是密不可分的，对促进人生物技术的发展与食品发展的历史是密不可分的，对促进人类社会的文明发展有着非常重要的意义，其发展简史如下：类社会的文明发展有着非常重要的意义，其发展简史如下：类社会的文明发展有着非常重要的意义，其发展简史如下：类社会的文明发展有着非常重要的意义，其发展简史如下：uu BC 6000 BC 6000 BC 6000 BC 6000年，古埃及人和古巴比仑人利用年，古埃及人和古巴比仑人利用年，古埃及人和古巴比仑人利用年，古埃及人和古巴比仑人利用微生物微生物微生
14、物微生物发酵生产酒发酵生产酒发酵生产酒发酵生产酒精；精；精；精；uu 我国也在石器时代后期，开始利用谷物酿酒；我国也在石器时代后期，开始利用谷物酿酒；我国也在石器时代后期，开始利用谷物酿酒；我国也在石器时代后期，开始利用谷物酿酒；uu BC 4000 BC 4000 BC 4000 BC 4000年，古埃及人开始用年，古埃及人开始用年，古埃及人开始用年，古埃及人开始用酵母菌酵母菌酵母菌酵母菌发酵生产面包；发酵生产面包；发酵生产面包；发酵生产面包；uu BC 221 BC 221 BC 221 BC 221年，周代后期我国人民开始制作豆腐、酱油和醋年，周代后期我国人民开始制作豆腐、酱油和醋年，周
15、代后期我国人民开始制作豆腐、酱油和醋年，周代后期我国人民开始制作豆腐、酱油和醋第二节第二节 生物技术的形成和发展生物技术的形成和发展u 18651865年当时属奥地利的布隆（年当时属奥地利的布隆（BrunnBrunn）基督教修道院的修）基督教修道院的修士士格里高格里高孟德尔孟德尔（GregorGregor Johann Mendel Johann Mendel），根据他），根据他8 8年年植物杂交实验的结果，植物杂交实验的结果，2 2月月8 8日在当地的科学协会上宣读了一日在当地的科学协会上宣读了一篇题为篇题为“植物杂交实验植物杂交实验”的论文，的论文，18661866年正式发表在该协会年正式
16、发表在该协会的会刊上。的会刊上。但这一伟大的发现被搁但这一伟大的发现被搁置了置了3535年，孟德尔临终前说：年，孟德尔临终前说：“等着瞧吧，我的时代总有等着瞧吧，我的时代总有一天要来临一天要来临”u 18851885年，年，巴斯德巴斯德（Louis Pasteur)Louis Pasteur)首先证实发酵首先证实发酵是由是由微生物微生物引起的，引起的，并建立了并建立了微生物纯种培养技术微生物纯种培养技术；u 2020世纪世纪2020年代，工业生产中大规模采用年代，工业生产中大规模采用纯种培养纯种培养技术技术发酵生产发酵生产丙酮和丁醇丙酮和丁醇；u 同时代，同时代，Alexander Flemi
17、ngAlexander Fleming爵士发现了爵士发现了青霉菌青霉菌可以可以产生产生青霉素青霉素，5050年代青霉素大量生产，为人类疾病治疗做年代青霉素大量生产，为人类疾病治疗做出了巨大贡献，同时带动了出了巨大贡献，同时带动了发酵工业发酵工业和和酶制剂酶制剂工业的发展；工业的发展；以上属于传统传统意义上的生物技术，以上属于传统传统意义上的生物技术，也是近代生物技术的建立和全盛时期。也是近代生物技术的建立和全盛时期。细菌的发现细菌的发现n n我们已经知道我们已经知道,单个的细单个的细菌是十分微小的菌是十分微小的,它们的它们的奥秘是怎样被发现的奥秘是怎样被发现的?n n细菌的发现者是谁细菌的发现
18、者是谁?n n他为什么能发现细菌他为什么能发现细菌?细菌的发现者是谁细菌的发现者是谁?n n17171717世纪的荷兰人列文虎克并非职业科学家，但是他世纪的荷兰人列文虎克并非职业科学家，但是他世纪的荷兰人列文虎克并非职业科学家，但是他世纪的荷兰人列文虎克并非职业科学家，但是他十分热衷自己制造显微镜十分热衷自己制造显微镜十分热衷自己制造显微镜十分热衷自己制造显微镜n n经过几年的努力，他制造了能放大经过几年的努力，他制造了能放大经过几年的努力，他制造了能放大经过几年的努力，他制造了能放大300300300300倍的显微镜，倍的显微镜，倍的显微镜，倍的显微镜，是世界先进水平是世界先进水平是世界先进
19、水平是世界先进水平列文列文虎克虎克用自制的显用自制的显微镜观察酵微镜观察酵母菌、人的母菌、人的精液、雨水精液、雨水中的微生物中的微生物等，发现了等，发现了一个新的世一个新的世界界他为什么能发现细菌他为什么能发现细菌?他是怎样让世人知道他的发现的他是怎样让世人知道他的发现的?n n列文列文列文列文 虎克把自己的发现仔细记录下来虎克把自己的发现仔细记录下来虎克把自己的发现仔细记录下来虎克把自己的发现仔细记录下来n n他把观察结果寄给了当时的权威科学机构他把观察结果寄给了当时的权威科学机构他把观察结果寄给了当时的权威科学机构他把观察结果寄给了当时的权威科学机构英国英国英国英国皇家学会，从此名扬天下，
20、被誉为细菌学的开创者皇家学会，从此名扬天下，被誉为细菌学的开创者皇家学会，从此名扬天下，被誉为细菌学的开创者皇家学会，从此名扬天下，被誉为细菌学的开创者他的成功是偶然的吗？他的成功是偶然的吗？1.1.1.1.他善于发现和提出问题他善于发现和提出问题他善于发现和提出问题他善于发现和提出问题:微小微小微小微小的世界是怎样的的世界是怎样的的世界是怎样的的世界是怎样的?2.2.2.2.制定实施实验计划制定实施实验计划制定实施实验计划制定实施实验计划:自制显微自制显微自制显微自制显微镜镜镜镜,坚持观察各种微小物体坚持观察各种微小物体坚持观察各种微小物体坚持观察各种微小物体60606060年年年年,做详细
21、记录做详细记录做详细记录做详细记录3.3.3.3.善于表达和交流善于表达和交流善于表达和交流善于表达和交流:把观察结果把观察结果把观察结果把观察结果寄给英国皇家学会寄给英国皇家学会寄给英国皇家学会寄给英国皇家学会n n 他的做法就是一个标准的科他的做法就是一个标准的科他的做法就是一个标准的科他的做法就是一个标准的科学探究过程学探究过程学探究过程学探究过程n n他还发现了毛细血管、人类他还发现了毛细血管、人类他还发现了毛细血管、人类他还发现了毛细血管、人类的精子、多种原生动物，成的精子、多种原生动物，成的精子、多种原生动物，成的精子、多种原生动物，成功绝非偶然遗憾：微生物从功绝非偶然遗憾：微生物
22、从功绝非偶然遗憾：微生物从功绝非偶然遗憾：微生物从哪来？哪来？哪来？哪来？微生物学之父：法国人路易斯微生物学之父：法国人路易斯巴斯巴斯德德n n巴斯德以严谨的科学精神向世人揭示了细菌的许多巴斯德以严谨的科学精神向世人揭示了细菌的许多巴斯德以严谨的科学精神向世人揭示了细菌的许多巴斯德以严谨的科学精神向世人揭示了细菌的许多秘密。例如，细菌不会在自然界凭空出现秘密。例如，细菌不会在自然界凭空出现秘密。例如，细菌不会在自然界凭空出现秘密。例如，细菌不会在自然界凭空出现著著名名的的巴巴斯斯德德鹅鹅颈颈瓶瓶实实验验让让认认为为细细菌菌是是自自然然产产生生的的人人彻彻底底闭闭嘴嘴鹅鹅颈颈瓶瓶实实验验的的启启
23、示示：1 1细细菌菌可可以以用用高高温温杀杀灭灭；2 2经经杀杀菌菌的的食食物物不不接接触触细细菌菌就就不不会会腐腐败败鹅颈瓶实验原理的应用鹅颈瓶实验原理的应用1 1、外科手术用具的消毒，挽救了许多病人的、外科手术用具的消毒，挽救了许多病人的生命生命鹅颈瓶实验原理的应用鹅颈瓶实验原理的应用2 2 2 2、巴氏消毒法，这种灭菌法由巴斯德发明、巴氏消毒法，这种灭菌法由巴斯德发明、巴氏消毒法，这种灭菌法由巴斯德发明、巴氏消毒法，这种灭菌法由巴斯德发明,因此得名。因此得名。因此得名。因此得名。牛奶、啤酒和葡萄酒、罐头等，加热到牛奶、啤酒和葡萄酒、罐头等，加热到牛奶、啤酒和葡萄酒、罐头等，加热到牛奶、啤
24、酒和葡萄酒、罐头等，加热到 70 70 70 7080808080维维维维持持持持5 5 5 5 30303030分钟，就能消灭绝大部分细菌，但不会影响分钟，就能消灭绝大部分细菌，但不会影响分钟，就能消灭绝大部分细菌，但不会影响分钟，就能消灭绝大部分细菌，但不会影响味道和营养。味道和营养。味道和营养。味道和营养。二、现代生物技术二、现代生物技术u R.FranklinR.Franklin&WilkinsWilkins在在19521952年底拍得了年底拍得了DNADNA的的X-X-射线衍射照片射线衍射照片u 19531953年，年，沃森沃森（）和）和克里克克里克（）提出）提出DNADNA分子是双
25、螺旋结构分子是双螺旋结构（double helixdouble helix），奠定了现代分子生物学研究的基础），奠定了现代分子生物学研究的基础。1962196219621962年，年，年，年，WilkinsWilkinsWilkinsWilkins、Watson Watson Watson Watson和和和和CrickCrickCrickCrick获的诺贝尔医学和生理学奖获的诺贝尔医学和生理学奖获的诺贝尔医学和生理学奖获的诺贝尔医学和生理学奖u 19651965年，法国科学家年，法国科学家JacobJacob和和MonodMonod提出了著名的提出了著名的乳糖操乳糖操纵子学说，纵子学说，开创
26、了基因表达调控研究的先河；开创了基因表达调控研究的先河；u 19681968年，年，HollyHolly阐明了阐明了酵母丙氨酸酵母丙氨酸tRNAtRNA的核苷酸序列的核苷酸序列，KhoranaKhorana首次合成首次合成核酸分子核酸分子，并且人工复制了，并且人工复制了酵母基因酵母基因；从；从而分享了诺贝尔医学和生理学奖。而分享了诺贝尔医学和生理学奖。Figure The lac operon includes three genesMarshall W.Nirenberg Robert W.Holley Har Gobind Khorana CornellUniversityCornellU
27、niversityIthaca,NY,USAIthaca,NY,USAUniversityofWisconsinUniversityofWisconsinMadison,WI,USAMadison,WI,USANationalInstitutesofHealthNationalInstitutesofHealthBethesda,MD,USABethesda,MD,USA1/3oftheprize1/3oftheprize1/3oftheprize1/3oftheprize1/3oftheprize1/3oftheprizeu 2020世纪世纪6060年代末，斯坦福大学的生物化学教授年代末，斯
28、坦福大学的生物化学教授Paul BergPaul Berg开始研究猴病毒开始研究猴病毒SV40SV40，于，于19721972年获得了世界第一例年获得了世界第一例重组重组DNADNA，19801980获得诺贝尔化学奖；获得诺贝尔化学奖；生物技术时代的新纪元生物技术时代的新纪元Paul BergWalter GilbertFrederick Sanger1/2oftheprize1/2oftheprize1/4oftheprize1/4oftheprize1/4oftheprize1/4oftheprizeu 19721972年，美国加州大学的年，美国加州大学的BoyerBoyer教授从大肠杆菌
29、中分离出教授从大肠杆菌中分离出一种新的一种新的核酸酶核酸酶EcoREcoR，它可以特异性地切割，它可以特异性地切割DNADNA，这种新的，这种新的核酸酶就是一种核酸酶就是一种限制性内切酶限制性内切酶生物学家有了强大的生物生物学家有了强大的生物刀刀。随后，陆续发现了近百种内切酶，可以更加自如地对随后，陆续发现了近百种内切酶，可以更加自如地对DNADNA进行操作。进行操作。BoyerBoyer教授成为美国第一家上市生物公司教授成为美国第一家上市生物公司GenentechGenentech的副总裁。的副总裁。Herbert Boyer u 19771977年，美国科学家年，美国科学家SangerSa
30、nger设计出了一种设计出了一种DNADNA测序测序的方法，的方法，即即双脱氧末端链终止法双脱氧末端链终止法；同年，；同年，MaxamMaxam和和GilbergGilberg也发明了一也发明了一种种化学测序方法化学测序方法两种方法为两种方法为DNADNA序列分析提供了序列分析提供了有力工具有力工具，极大地推动了极大地推动了分子生物学的研究分子生物学的研究。Frederick SangerWalter Gilbert19801980年获得了诺贝年获得了诺贝尔医学和生理学奖尔医学和生理学奖u 19841984年，德国人年，德国人KohlerKohler、美国人、美国人MilsteinMilste
31、in和丹麦人和丹麦人Jerne Jerne 由于发展了单克隆抗体技术，完善了极微量蛋白质的检测技由于发展了单克隆抗体技术，完善了极微量蛋白质的检测技术而分享了诺贝尔医学和生理学奖。术而分享了诺贝尔医学和生理学奖。Niels K.JerneCsar MilsteinGeorges J.F.Khler1/3oftheprize1/3oftheprize1/3oftheprize1/3oftheprize1/3oftheprize1/3oftheprizeu 19851985年，美国科学家年，美国科学家MullisMullis发明了发明了聚合酶链式反应技术聚合酶链式反应技术（Polymerase C
32、hain Reaction,PCRPolymerase Chain Reaction,PCR），为分子检测、基因突），为分子检测、基因突变、基因工程提供了有力的工具，因此，变、基因工程提供了有力的工具，因此，19931993年获得诺贝尔化年获得诺贝尔化学奖。学奖。for his invention of the polymerase chain reaction(PCR)methodKary B.Mullis1/2oftheprize 当然，以上内容只是促进生物技术发展的几个重要研究成果当然，以上内容只是促进生物技术发展的几个重要研究成果和里程碑！和里程碑！其实，还有许多重要的研究成果：其实，
33、还有许多重要的研究成果：如，如，19281928年年格里菲斯格里菲斯（Frederick GriffithFrederick Griffith）的）的细菌转化实验细菌转化实验；AveryAvery的的离体转化实离体转化实验验等证明等证明DNADNA是遗传物质是遗传物质 Meselson Meselson 和和StahlStahl关于关于DNADNA的的半保留复制半保留复制等为现代基因工等为现代基因工程技术奠定了坚实的基础。与此同时，程技术奠定了坚实的基础。与此同时，细胞培养技术细胞培养技术、细胞细胞融合技术融合技术、现代发酵工程现代发酵工程、现代酶工程现代酶工程、生物工程下游技术生物工程下游技
34、术和和现代分子检测技术现代分子检测技术等也取得了长足的发展。等也取得了长足的发展。三、现代生物技术的前景三、现代生物技术的前景 21 21世纪是以生物技术为主的一个世纪，原因在于：世纪是以生物技术为主的一个世纪，原因在于：u 现代生物技术发展迅速，在工业、农业、医药、环境等方面用途广泛现代生物技术发展迅速，在工业、农业、医药、环境等方面用途广泛 u 现代生物技术具有其他技术所无法比拟的优越性，即可持续发展现代生物技术具有其他技术所无法比拟的优越性，即可持续发展 2121世纪生物技术会取得更大的发展，主要表现在：世纪生物技术会取得更大的发展，主要表现在：（一）现代生物技术对人类生活的影响（一）现
35、代生物技术对人类生活的影响 疾病诊断、预防；提高作物产量和质量；开发药物；食品添加剂；创疾病诊断、预防；提高作物产量和质量；开发药物；食品添加剂；创造优良家畜；净化环境；增加食物营养；解决能源危机等造优良家畜；净化环境；增加食物营养；解决能源危机等（二）现代生物技术对经济社会发展及环境的影响（二）现代生物技术对经济社会发展及环境的影响 1 1、现代生物技术与粮食、现代生物技术与粮食 提高产量、品质提高产量、品质n普通大米实际上不是普通大米实际上不是“健康食品健康食品”n大大米米中中含含有有一一种种叫叫做做肌肌醇醇六六磷磷酸酸的的小小分分子子，它它能能与与铁铁紧紧地结合，使得小肠难以吸收食物中的
36、铁紧紧地结合，使得小肠难以吸收食物中的铁n以大米为主食的人，易患铁缺乏症而导致贫血以大米为主食的人，易患铁缺乏症而导致贫血哪种大米更有益身体健康？哪种大米更有益身体健康？n转基因水稻转基因水稻 n“金金大大米米”：转转入入胡胡萝萝卜卜素素合合成成相相关关基基因因提提高高大大米米中中维维生生素素A A前前体体的的含含量量，以以减减少少亚亚洲洲人人普普遍遍存存在在的的维维生生素素A A缺乏症缺乏症n解决铁吸收的问题，往解决铁吸收的问题，往“金大米金大米”中再转入三种基因：中再转入三种基因：n一种是来自真菌的酶基因，这种酶能够把肌醇六磷酸降解掉；一种是来自真菌的酶基因，这种酶能够把肌醇六磷酸降解掉；
37、n一种是来自菜豆的铁蛋白基因，铁蛋白能够储存铁；一种是来自菜豆的铁蛋白基因，铁蛋白能够储存铁；n还还有有一一种种是是来来自自印印度度香香米米的的基基因因，它它生生产产的的蛋蛋白白质质有有助助于于人人的的肠道吸收铁肠道吸收铁n低过敏性转基因水稻低过敏性转基因水稻n低蛋白转基因水稻低蛋白转基因水稻哪种大米更有益身体健康？哪种大米更有益身体健康？超级杂交稻超级杂交稻 20052005年年5 5月月1313日，位于三亚市田独镇新村田洋的中国超日，位于三亚市田独镇新村田洋的中国超级杂交稻第一块级杂交稻第一块“百亩片试种示范田百亩片试种示范田”正式通过了海南正式通过了海南省级验收。经由全国多位农业专家共同
38、检测，这批超级省级验收。经由全国多位农业专家共同检测，这批超级杂交稻的亩产高达杂交稻的亩产高达833.23833.23公斤公斤 功能稻米功能稻米 基尔米：拥有降血压、改善睡眠、减肥美容等功能的大基尔米：拥有降血压、改善睡眠、减肥美容等功能的大米，售价最高的一种达元钱斤米，售价最高的一种达元钱斤生物技术与农业科学生物技术与农业科学2 2、抗性基因工程育种、抗性基因工程育种 n基因工程为培育抗病虫的作物提供了新的手段基因工程为培育抗病虫的作物提供了新的手段n目前，已经获得的转基因抗虫农作物包括烟草、番茄、目前，已经获得的转基因抗虫农作物包括烟草、番茄、马铃薯、棉花、玉米等马铃薯、棉花、玉米等n在抗
39、逆境育种上的应用为克服干旱、盐碱等提供在抗逆境育种上的应用为克服干旱、盐碱等提供新思路新思路n美国斯坦福大学把仙人掌基因导入小麦、大豆等作物，美国斯坦福大学把仙人掌基因导入小麦、大豆等作物，育成抗旱、抗逆的新品种。育成抗旱、抗逆的新品种。n我国已克隆了耐盐碱相关基因，我国已克隆了耐盐碱相关基因，通过遗传转化已获得了耐盐烟草、通过遗传转化已获得了耐盐烟草、水稻、西红柿、草莓等。水稻、西红柿、草莓等。生物技术与农业科学生物技术与农业科学四、现代生物技术在食品领域的应用四、现代生物技术在食品领域的应用 n主要应用主要应用在食品生物在食品生物资源的改造资源的改造、提高食品品质提高食品品质和和改善食品风
40、味改善食品风味、油脂生产油脂生产以及食品卫生检测等食品卫生检测等n不是仅仅解决粮食问题不是仅仅解决粮食问题,更重要的是，满足人们更重要的是，满足人们 对食物感官舒适、营养丰富、功能全面的完美要对食物感官舒适、营养丰富、功能全面的完美要求求食品级壳聚糖：用于功能性食品，保健品，胶粘剂，人体补铁剂，可降解性食品包装袋等1、应用现状应用现状n主要技术主要技术n基因工程基因工程n细胞工程细胞工程n酶工程酶工程n应用领域应用领域n发酵工程发酵工程n食品添加剂食品添加剂:用生物法代替化学合成，要大力用生物法代替化学合成，要大力开发功能性食品添加剂等开发功能性食品添加剂等生物技术与食品业生物技术与食品业2、
41、在食品加工过程的应用、在食品加工过程的应用n工程菌工程菌改良食品微生物的生产性能改良食品微生物的生产性能n 改变合成途径，改善风味改变合成途径，改善风味n 氨基酸生产氨基酸生产n 生产食品酶制剂，提高活性、稳定性（淀粉酶、纤维生产食品酶制剂，提高活性、稳定性（淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶等，添加酶类进行食品组分的改性）素酶、蛋白酶等，添加酶类进行食品组分的改性）n食品保鲜：乳酸菌肽防腐食品保鲜：乳酸菌肽防腐生物技术与食品业生物技术与食品业3、农副产品深加工和综合利用、农副产品深加工和综合利用n玉米等深加工玉米等深加工作为新型糖源、变性淀粉、玉米油、发酵酒精、环状糊精作为新型糖源、变性淀粉、玉米油、
42、发酵酒精、环状糊精以及工业用材料提供优质充足的原料以及工业用材料提供优质充足的原料n 肉、奶、水产品加工肉、奶、水产品加工n 植物纤维素资源植物纤维素资源 生物技术与食品业生物技术与食品业n在食品检测中的应用在食品检测中的应用n食源性病原菌快速检测食源性病原菌快速检测n转基因食品检测转基因食品检测n我国农业转基因生物安全管理我国农业转基因生物安全管理n20042004年年1010月，我国制定农业转基因生物安全管理条月，我国制定农业转基因生物安全管理条例例n一般应经过中间试验、一般应经过中间试验、环境释放和生产性试验环境释放和生产性试验4、现代生物技术与食品安全性检测、现代生物技术与食品安全性检
43、测生物技术与食品业生物技术与食品业第三节第三节 食品生物技术的基本特征和研究内容食品生物技术的基本特征和研究内容一、食品生物技术的基本特征与定义一、食品生物技术的基本特征与定义 食品生物技术食品生物技术(food biotechnology)(food biotechnology)是生物技术在是生物技术在食品原料生食品原料生产产、加工加工和和制造中制造中应用的一个学科。它包括了应用的一个学科。它包括了食品发酵食品发酵和和酿造酿造等最古等最古老的生物技术加工过程，也包括了应用老的生物技术加工过程，也包括了应用现代生物技术现代生物技术来改良来改良食品原料食品原料的加工品质的基因的加工品质的基因、生
44、产高质量的农产品生产高质量的农产品、制造食品添加剂制造食品添加剂、植物植物和和动物细胞的培养动物细胞的培养以及与以及与食品加工食品加工和和制造相关制造相关的其他生物技术，如酶工的其他生物技术，如酶工程、蛋白质工程和酶分子的进化工程等。程、蛋白质工程和酶分子的进化工程等。因此，因此，现代食品生物技术现代食品生物技术是是现代生物技术现代生物技术与与食品科学技术食品科学技术相互渗相互渗透而形成的一门透而形成的一门交叉学科。交叉学科。二、食品生物技术的研究内容二、食品生物技术的研究内容 通过通过基因工程基因工程和和细胞工程细胞工程改善食品原料农产品的改善食品原料农产品的品质品质和和提高提高产量产量 利
45、用利用基因工程基因工程、发酵工程发酵工程生产用于农产品保鲜的生产用于农产品保鲜的“绿色绿色”抗氧化抗氧化剂剂、防腐剂防腐剂等等 通过通过基因工程、发酵工程、酶工程、蛋白质工程和分子进化工程基因工程、发酵工程、酶工程、蛋白质工程和分子进化工程使食品加工工艺使食品加工工艺高效化高效化，提高食品的，提高食品的附加值附加值，提高农产品的，提高农产品的利用率利用率，以及提高食品的以及提高食品的保健功能保健功能利用利用基因工程基因工程、酶工程酶工程和和发酵工程发酵工程减少食品的减少食品的损失损失、提高食品质量、提高食品质量管理的管理的效率效率和保证食品和保证食品质量质量和和安全性安全性通过通过发酵工程和酶
46、工程发酵工程和酶工程处理处理废弃物废弃物，提高资源的，提高资源的利用率利用率并减少并减少环境环境污染污染三、现代食品生物技术的作用三、现代食品生物技术的作用主要表现在两方面：主要表现在两方面：（一）现代食品生物技术对人类健康和营养的影响（一）现代食品生物技术对人类健康和营养的影响 营营养养水水平平；健健康康水水平平；提提高高水水果果和和蔬蔬菜菜的的货货架架期期；预预防防疾疾病病；增加农产品的附加值增加农产品的附加值等等（二）现代食品生物技术对经济发展和环境的影响（二）现代食品生物技术对经济发展和环境的影响缓缓解解粮粮食食短短缺缺问问题题；提提高高农农产产品品质质量量和和产产量量；改改进进作作物物抗抗逆逆性性特特性性；增增加加农农产产品品的的附附加加值值，促促进进经经济济发发展展；污污水水处处理理，改善环境等改善环境等