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食品生物技术导论
1、食品生物技术的基本概念：食品生物技术是现代生物技术在食品领域中的应用，是指以现代生命科学的研究成果为基础，结合现代工程技术手段和其他学科的研究成果，用全新的方法和手段设计新型的食品和食品原料的技术。
2、食品生物技术的研究内容：基因工程、细胞工程、蛋白质工程、酶工程、发酵工程、生物技术下游技术、现代分子检测技术。
3、食品生物技术核心和基础：基因工程技术。
4、食品生物技术作用:○1设计新型的食品及其食品原料○2为发酵工业提供品质优良的工程菌种，促进发酵工业发展○3开发新型的对人类有益的蛋白质和酶○4促进功能因子的提取技术的发展○5改变传统的食品加工工艺，提升食品的品质○6食品分析和保鲜○7处理食品工业废水。
5、基因工程的操作步骤：○1在供体细胞中用限制性内切酶切割基因，以分离出含有特定的基因片段或人工合成目的基因并制备运载体（质粒、病毒、噬菌体）○2把获得的目的基因与制备好的运载体用DNA 连接酶连接组成重组体○3把重组体引入宿主细胞○4筛选、鉴定出含有外源目的基因的菌体或个体。
6、食品DNA 提取的方法：CTAB 法和SDS 法。
7、基因工程的工具酶：限制性内切酶、DNA 连接酶、DNA 聚合酶、碱性磷酸酯酶、S1核酸酶、逆转录酶。
8、Ⅱ型限制性内切酶：一类分子质量较小的单体蛋白，作用时仅需要镁离子存在即可维持活性，它可在特殊位点切割DNA ，产生具有黏性末端或其他形式的DNA 分子片段；切割特点是：一般能识别和切割 4~8个碱基对的核苷酸序列；大多数识别序列具有回文结构；没有甲基化修饰酶功能；切割方式○1切割产生5'突出的粘性末端○2 切割产生3'突出的粘性末端○3切割产生平头末端。
9、限制性内切酶的反应系统：底物DNA 、反应缓冲液、酶、 反应温度、时间。
大多数最适温度37℃，只有TaqI 是65℃、SmaI 是25℃。
同裂酶：来源不同，具有相同的识别序列。
同尾酶：识别序列不同，末端相同。
食品生物技术导论第1章绪论
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现代食品生物技术的安全性问题
现代食品生物技术为人类解决食品短缺和环 境的农药污染带来了希望，同时用这些技术 生产的食品是否存在安全性问题，也是人们 所关注的，其中主要是转基因食品的安全性 问题。
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转基因食品的安全主要为以下几个方面： 1. 转基因食品中外源基因对人健康的潜在危险 2. 转基因作物中的新基因在无意中对食物链其 他环节造成的不良后果 3. 转基因植物对生物多样性的影响
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2.5.2发酵工业就是利用生物的生命活动产生的 酶，对无机或有机原料进行酶加工（生物化 学反应过程），获得产品的工业。 它包括：传统发酵（酿造），如酒类和一些食 品的生产； 近代发酵工业，酒精、乳酸、丙酮-丁醇等； 新兴发酵工业，如抗生素、有机酸、氨基酸、 生理活性物质、单细胞蛋白等的生产。
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生物芯片技术是近年来兴起的一项综合性的 高新技术。 它以微机电系统技术和生物技术为依托，将 生命科学研究中的许多不连续过程（如样品 制备、生化反应、检测等步骤）集成并移植 到一块普通邮票大小的芯片上去，并使这些 分散的过程连续化、微型化，以实现对大量 生物信息进行快速、并行处理的要求。
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2.2.5细胞核移植：将一个物种的细胞核与另一 个物种的细胞质进行融合后，生殖发育形成 子代。 这一技术对动物优良杂交种的无性繁殖具有重 大意义。 2.2.6细胞器的移植主要是指中绿体和线粒体的 移植。 2.2.7染色体工程则是利用染色体替换来改变生 物遗传特性，如利用染色体的易位、缺体、 三体等方法，获得新的染色体组合。
食品生物技术导论
第一章食品生物技术：现代生物技术在食品领域中的应用，以现代生命科学的研究成果为基础，结合现代工程技术手段和其他学科的研究成果，用全新的方法和手段设计新型的食品和食品原料。
基因工程：用人工的方法把不同生物的遗传物质（基因）分离出来，在体外进行剪切、拼接、重组，形成基因重组体，然后再把重组体引入宿主细胞或个体中以得到高效表达，最终获得人们所需要的基因产物。
细胞工程：细胞工程就是在细胞水平上，利用细胞学和现代分子生物学的研究成果，根据人们的需求设计改变细胞的遗传基础，通过细胞培养技术、细胞融合技术等，大量培养细胞乃至得到完整个体的技术。
蛋白质工程：蛋白质工程是通过对蛋白质化学、晶体学和动力学的研究，获得有关蛋白质理化和分子特性的信息，然后进一步对蛋白质进行有目的设计和改造。
大致可分为两方面：基因水平上的蛋白质改造；蛋白质修饰，即蛋白质翻译后的基因修饰。
酶工程：利用酶的催化作用进行物质转化的技术，是酶学理论、基因工程、蛋白质工程、发酵工程相结合形成的一门新技术。
发酵工程是生物技术的重要组成部分是生物技术产业化的重要环节，它将微生物学，生物化学和化学工程的基本原理有机地结合起来，建立在基因工程基础上的一门应用技术型学科。
生物工程下游技术：指将发酵工程、酶工程、蛋白质工程和细胞工程生产的生物原料，经过提取、分离、纯化、加工等步骤，最终形成产品的技术。
第二章基因工程作为生物技术的核心内容，已成为现代高息技术的标志之一基因工程：用人工的方法把不同生物的遗传物质（基因）分离出来，在体外进行剪切、拼接、重组，形成基因重组体，然后再把重组体引入宿主细胞或个体中以得到高效表达，最终获得人们所需要的基因产物。
基因工程的基本过程就是利用重组DNA技术，在体外通过人工“剪切”和“拼接”等方法，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行增殖，并使重组基因在受体内表达，产生出人类需要的基因产物。
基因工程的操作过程：一.在供体细胞中用限制性内切酶切割基因，以分离出含有特定的基因片段或人工合成目的基因并制备运载体（质粒，病毒或噬菌体）二.把获得的目的基因与制备好的运载体用DNA连接酶连接成重组体三．把重组体引入宿主细胞四.筛选、鉴定出含外源目的基因的菌体或个体DNA提取的基本步骤包括生物材料的准备、细胞裂解、DNA的分离和纯化。
食品生物技术 PPT课件
R.Franklin & Wilkins在1952
年底拍得了DNA的X-射线衍射照片
1953年，沃森（J.D.Watson）和克里克（H.F.C.Crick）提
出DNA分子是双螺旋结构（double helix），奠定了现代分子
生物学研究的基础。
1962年，Wilkins、 Watson和Crick获的诺贝尔医学和生理学奖
细菌的发现
我们已经知道,单个的细
菌是十分微小的,它们的 奥秘是怎样被发现的? 细菌的发现者是谁? 他为什么能发现细菌?
细菌的发现者是谁?
17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 经过几年的努力，他制造了能放大300倍的显微镜， 是世界先进水平
他为什么能发现细菌?
二、生物技术的构成
基因工程 细胞工程 酶工程 蛋白质工程 发酵工程
（一）基因工程（Gene engineering）
是20世纪70年代以后兴起的一门新技术，也称 DNA重组技术
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、拼接和重组。然后将重组的DNA导入某种宿 主细胞中，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
杂志》(18)158-168。这对重新发现孟德尔法则起了
重要的作用。
（3）奥地利维也纳农业大学的讲师切尔迈克(Tschermak)
他也作了豌豆杂交试验，发现了分离现象，撰写了
“关于豌豆的人工杂交”的讲师就职论文，清样出来后 他读到了狄夫瑞和斯科伦斯的论文，于是急忙投寄论文 摘要，于1900，6,24日也发表在《德国植物学会杂志》。 三个人的工作都发表在《德国植物学会杂志》，都证实 了孟德尔法则。 以上3位植物学家几乎同时证明了孟德尔遗传规律，
食品生物技术导论
食品生物技术：是现代生物技术在食品领域中的应用，是指现代生命科学的研究成果为基础，结合现代工程技术手段和其他学科的研究成果，用全新的方法和手段设计新型的食品和食品原料基因工程：又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品基因工程的理论基础：1、不同基因具有相同的物质基础2、基因是可切割和转移的3、多肽与基因之间存在对应关系4、基因的遗传信息是可以遗传的基因工程的主要内容：1、在供体细胞中用限制性内切酶切割基因，以别离出含有特定的基因片段或人工合成目的基因并制备运载体〔质粒、病毒或噬菌体〕2、把获得的目的基因与制备好的运载体用DNA连接酶连接组成重组体3、把重组体引入宿主细胞4、筛选、鉴定出含有外源目的基因或个体工具酶：限制性内切酶、核酸酶、连接酶、聚合酶Ⅰ型限制性内切酶：不能专门切割DNA的某个特殊位点〔未大量使用〕Ⅱ型限制性内切酶：可在特殊位点切割DNA，产生具有黏性末端或其他形式的DNA分子片段〔广泛应用〕➢同裂酶：来源不同，具有相同的识别序列➢同尾酶：识别序列不同，切割后，具有相同的DNA黏性末端Ⅲ型限制性内切酶：具有独特的识别方式和切割方法，如MboⅡ基因载体：质粒〔能自主复制的双链DNA分子，在细菌中独立于染色体之外存在：①具有复制起点②相对分子质量尽可能小③有单一的限制性内切酶识别位点④有一个或多个选择标记基因〕、植物病毒、噬菌体理想的基因工程载体具备的特征：1、能在宿主细胞内进行独立和稳定的DNA自我复制，在外源DNA插入其DNA复制的非必需区内，仍能保持稳定的复制状态和遗传特性2、易于从宿主细胞中别离，并进行纯化3、有适当的限制性内切酶单一酶切位点4、具有能够直接观察的表型特征质粒载体pBR322：大小为4363bp，含有两个抗生素抗性基因〔抗氨苄青霉素和抗四环素〕，还有单一的Bam HⅠ、HindⅢ和SalⅠ的识别位点，这三个位点都在四环素抗性基因内；另一个单一的PstⅠ识别位点在氨苄青霉素抗性基因内质粒载体pUC19：pBR322带的单一克隆位点较少，筛选程序较费时，pUC19是在其发展的，有一个氨苄青霉素抗性基因和一个大肠杆菌乳糖操纵子半乳糖苷酶基因〔lac Z’〕的调节片段，一个调节lac Z’基因表达的阻遏蛋白的基因lacⅠ，还有多个单克隆位点酵母质粒载体：既可以在大肠杆菌中复制，又可在酵母系统中复制，又称穿梭载体噬菌体载体：细菌病毒聚合酶链式反应法〔PCR〕：PCR模拟DNA聚合酶在生物体内的催化作用，在体外进行特异DNA序列的快速聚合及扩增。
概述食品生物技术.ppt
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他是怎样让世人知道他的发现的?
• 列文·虎克把自己的发现仔细记录下来 • 他把观察结果寄给了当时的权威科学机构——英国皇家
学会，从此名扬天下，被誉为细菌学的开创者
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他的成功是偶然的吗？
1. 他善于发现和提出问题:微小的世 界是怎样的?
2. 制定实施实验方案:自制显微镜,坚 持观察各种微小物体60年,做详细 记录
人类对自然界的要求
认识——利用——再造——改造 ——创造
随着反向生物学的问世, 在20世纪八 十年代诞生了生物技术(Biotechnology) 这门新学科。
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生物技术学科的地位
• 世界新技术革命的主角之一, 生物技术与新
材料, 信息技术(包括微电子、计算机)一起已成为新 产业革命三大支柱之一；
生物技术是对生物作用和生物物料加以评价和应 用，并进展工业产品生产的技术
生物技术包括：
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传统生物技术：酿造技术和发酵技术
现代生物技术：以重组DNA技术为核心，其研究内容包括：
①重组DNA技术及其他转基因技术；②细胞和原生质融合技术； ③酶和细胞固定化技术；④植物脱毒和快速繁殖技术；⑤动物和 植物细胞大量培养技术；⑥动物胚胎工程技术；⑦现代微生物发 酵技术(高密度发酵、连续发酵和其他新型发酵技术)；⑧现代生 物反响工程和别离工程；⑨蛋白质工程；⑩分子进化工程
细菌的发现
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• 我们已经知道,单个的细菌是十分微 小的,它们的奥秘是怎样被发现的?
• 细菌的发现者是谁? • 他为什么能发现细菌?
细菌的发现者是谁?
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• 17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
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七、食品与食品安全
生物技术的发展为食品安全的检测提供高速高效的PCR系统检测技术。 为 加 强 食 品 安 全 在 食 品 加 工 过 程 除 必 须 严 格 执 行 CAC 、 HACCP 、 GMP和ACP安全体系外。还必须制订切实可行的食品安全监督管理 体系。
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第四节 食品生物技术发展简史
一、史前时期
从出土文物发现，追溯至距今数千多年前的龙山文化时期。酿酒、制 醋和制酱等发酵技艺已经发展到世界一流水平。
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二、近代时期
从19世纪50年代开始，伴随着欧洲的文艺复兴带来科学和工业的繁荣。 由于法国科学家巴斯德（Pasteur）对微生物学创立的贡献，德国科 学家柯赫（Koch）发明了微生物的分离和纯种培养技术和法国学者 布合乃尔（Buchner）兄弟俩通过实验揭示了发酵本质是细胞中酶的 作用。标志着传统食品生物技术向近代食品生物技术的发展。从传统 发酵食品的生产靠天然微生物作用 。
六、食品与后基因组学
2003 年 随 着 人 类 基 因 组 图 谱 草 图 绘 制 成 功 ， 为 后 基 因 组 学 （ postgenomics）的诞生拉开了序幕。而现代研究认为，一个基因可以编码数 个 蛋 白 质 ， 随 之 形 成 所 谓 基 因 组 学 （ genomics ） 和 蛋 白 质 组 学 （proteomics），近年来，在日本、美国和德国等国又启动了营养基因 组学（nutrigenomics）的研究。
二、生物进化论
奥地利学者格里哥尔.孟德尔（Gregor Mendel）研究认为，遗传性状 是由一对遗传因子决定的，
四、食品与细胞工程
应用细胞生物学方法，按照人们预定的设计，有计划地改造遗传物质 和细胞培养技术，包括细胞融合技术、细胞拆合技术以及动物、植物 大量控制性培养技术，还包括染色体工程和细胞质工程等内容。
-食品生物技术课件
三、食品生物技术的地位与作用
食品生物技术在21世纪食品工业发展的核心位置。 酶工程是食品工业革新的关键性技术。 发酵工程在现代食品生产中占着举足轻重作用。 细胞工程为生产功能食品成分提供有效手段。 蛋白质工程为人类改造生命物质结构的重要手段。
第二节 生物技术的发展历程
一、基因的发现 1865年G. Mendal认为遗传性状是由一对遗传因子 决定的，称为孟德尔遗传规律。 1909年T. H. Morgan做了果蝇遗传因子试验，提出 “突变”（Mutation）的概念。 1911 年 W. Johanssen 把 遗 传 因 子 命 名 为 “ 基 因 ” （Gene）。 1926年T. H. Morgan的“基因论”一书出版，创立 了基因学说。
（3）酶法农副产品深加工
新鲜肉类 打碎（浆） 酶法自溶或外 加酶降解 酶法降解 分离浓缩 产品（营养品 或调味品） 浓缩果汁
新鲜水果
打碎（浆）
分离浓缩
进一步深加工
（4）生物技术降解法（或酶法）
虾、蟹壳 脱乙酰
预处理
生物技术降解法（或酶法）
片状几丁质糖
有机酸溶解
虾、蟹壳降解液
研
磨
过滤
膜分离（纳米级）
谢 谢！
Байду номын сангаас
博士生课程 （The course of lectures on Dr. students）
食品生物技术
（Food Biotechnology） ）
第一节 食品生物技术的涵义
一、生物技术（Biotechnology） 生物技术是一门以现代分子生物学为基础，研究微生物学、 生物化学和生物系统加工技术综合应用的科学。（John E. smith Biotechnology Edword Ainold, 1981） 生物技术是指人们以现代分子生物学为基础，采用基因工 程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程等新技术 手段，按照预先设计改造生物体或加工生物原料，为人类 生产出所需产品或达到某种目的的高新技术（现代生物技 术涵义）。