食品生物技术83页PPT
食品生物技术讲稿
食品生物技术讲稿
食品学院
赵春燕
第一章 绪论
生物技术是一项高新技术，世界各国都很重视，它广泛应用于医药卫生、农林牧渔、
轻工、食品、化工和能源等领域，促进传统产业的技术改造和新兴产业的形成，对人类社会
生活将产生深远的革命性的影响。生物技术对于提高综合国力，迎接人类所面临的诸如食品
短缺、健康问题、环境问题及经济问题的挑战是至关重要的；生物技术是现实生产力，也是
具有巨大经济效益的潜在生产力，它将是 21 世纪高技术革命的核心内容。生物技术产业将
是 21 世纪的支柱产业，许多国家都将生物技术确定为增长国力和经济实力的关键性技术之
一。我国政府同样把生物技术列为高新技术之一并组织力量攻关。
生物技术是一门新兴学科，它包括传统生物技术和现代生物技术两部分。
传统的生物技术是指旧有的制造酱、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品的传统工艺；现代生物技术则是指 20世纪 70 年代末 80 年代初发展起来的，以现代生物学研究成果为基础，以基因工程为核心的新兴学科。当前所称的生物技术基本上都是指现代生物技术。
一、生物技术的含义
1、生物技术的定义
生物技术(biotechmlogy)也称生物工程(biengineering)，是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，采用先进的工程技术手段，按照预先的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。生物技术是一门新兴的、综合性的学科。先进的工程技术手段是指基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程等新技术。改造生物体是指获得优良品质的动物、植物或微生物品系。生物原料则指生物体的某一部分或生物生长过程产生的能利用的物质，如淀粉、糖蜜、纤维素等有机物，也包括一些无机化学品，甚至某些矿石。为人类生产出所需的产品包括粮食、医药、食品、化工原料、能源、金属等。达到某种目的则包括疾病的预防、诊断与治疗和食品的检验以及环境污染的检测和治理等。
食品生物技术
一、名词解释
1、 基因工程：是指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其他载体分子，构成遗传物质的新组合，并使之渗入到原先没有这类分子的寄主细胞内，而能持续稳定地繁殖
2、 中间表达载体：这是指含有可使外源基因在植物细胞中表达的特异启动子的中间克隆载体。
3、 探针：是指在化学及生物学意义上能与特定的靶分子发生特异性相互作用，并可被特殊的方法所测定的分子。
4、 表型：是指机体遗传组成同环境相互作用所产生的外观或其他特征。
5、 启动子：是指DNA链上一段能与RNA聚合酶结合并能起始mRNA合成的序列
6、发酵：利用微生物体的代谢作用并借助于对代谢过程的控制来获得所需产品的过程。
7、发酵工程：指采用现代工程技术手段，利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于工业生产过程的一种新技术。
8、种龄：指种子罐种培养的菌体开始移入下一级种子罐或发酵罐时培养的时间。
9、接种量：移入的种子液体积和接种后培养液体积的比例。
10、生物热：在发酵过程中，菌体将营养物质分解氧化而产生的能量，其中一部分以热的形式散发出来，这散发出来的热就叫生物热。
11、发酵动力学：是发酵工程的一个重要组成部分，它以化学势力学和化学动力学为基础，研究发酵过程中菌体生长、基质消耗、产物形成的动态平衡及其内在规律。（p113）
12、保健功能食品：是指具有调节人体生理功能，适宜特定人群食用，不以治疗疾病为目的的一类食品。（p133）
13、GSH：谷胱甘肽：是一种具有多种重要生理功能的活性肽，它由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸经肽键缩合而成的，存在于动物、大多数植物细胞及微生物中。（p139）
14、食品添加剂：指改善食品的品质和色、香、味，以及为防腐和加工工艺的需要而加入食品中的化学合成的物质或天然物质。（p148）
15、膜生物反应器：是用于生化过程的膜反应器，它是将细胞或微生物等截留或存放在海绵体内，以实现生物催化剂和反应反应溶液的即时分离。
食品生物技术完整版.
名词解释：
发酵工程：在最适发酵条件下，在发酵罐中大量培养细胞和生产代谢产物的工艺技术。
发酵单位：又称效价。是衡量发酵罐中目的产物的含量高低的指标，属于技术指标一把用u/ml,mg/l。一般情况下用于表示发酵水平的高低
生物转化：指外源化学物在机体内经多种酶催化的代谢转化
前体:指在产物合成过程中，被菌体直接用于产物合成而自身结构无显著改变的物质。最早是在青霉素生产中发现的 玉米浆（苯乙胺） 虾青素（甲羟戊酸）
消毒：在工业微生物中消毒指的是除去杂菌，除去会引起污染的微生物，在工业上是灭杀引起生产污染的微生物
灭菌：指的是杀死一切微生物(包括繁殖体和芽孢），不分病原和非病原微生物，杂菌和非杂菌。指把物体上的所有微生物（包括细菌芽孢在内）全部杀死的方法
透气比/VVM：单位时间（min）单位体积（m³）培养基中通入标准状况下空气的体积
在线检测：利用传感器检测不离开生产线的对参数实时监测
离线监测：检测样品离开生产线，检测后生成不在一起的检测
溶解氧：指溶解在水中的分子氧，以每升水中所含氧的毫克数来表示
临界溶氧浓度：不影响微生物呼吸时的最低溶氧浓度
Monod方程：随着细胞的大量繁殖，培养基中的营养物质迅速消耗至限制浓度，培养基中有害代谢产物积累增多，细胞的生长速率逐渐下降，进入减速期，当培养液中不存在抑制细胞生长的物质时，细胞的比生长速率和限制性基质浓度S的关系
活化：保藏菌种到斜面种子
扩大培养：斜面种子--三角瓶液体培养--种子罐
干热灭菌：利用高温对微生物有氧化、蛋白质变性和电解质浓缩作用而杀灭微生物，适用于玻璃及金属用具、沙土管灭菌 140~180 1~2h
湿热灭菌法：借助蒸汽释放的热能使微生物蛋白质酶核酸分子内部的化学键，特别是氢键受到破坏，引起不可逆变形，使微生物死亡。在有水分存在情况下，pr更易受热凝固变性，是用培养基和发酵设备灭菌。121 30min 饱和蒸汽；100度 水煮
食品生物技术 2
名词解释
食品生物技术 食品生物技术是生物技术的重要分支。主要指生物技术在食品工业中的应用，其以基因工程技术为核心手段，包括细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程等技术，贯穿于食品制造的全过程（上游过程和下游过程）。或者，利用生物体及其细胞、亚细胞和分子组成部分，结合工程学、信息学等手段研究及加工处理或制造食品产品的新技术。
目的基因 指已被或欲被分离、改造、扩增和表达的特定基因或DNA片段，能编码某一产物或某一性状，又称特异基因或靶基因。
基因重组 指将目的基因（或外源基因）与载体在体外结合构建形成重组子。
感受态 指宿主细胞能吸收外源DNA分子而有效作为转化受体的某些生理状态。取决于受体细胞自身的生理状态及重组DNA分子的构型和分子大小，一般宿主细胞在对数生长期转化能力最强。
限制性内切酶 指一类以环形或线形双链DNA为底物，能识别双链DNA中特殊核苷酸序列，并在合适的反应条件下使每条链一定位点上的磷酸二酯键断开，产生具有3’-OH和5’-P基团的DNA片段的内切脱氧核糖核酸酶。
转基因食品 是指用转基因生物制造、生产的食品、食品原料及食品添加物等。
酶的固定化 是指将酶与不溶性载体结合，使游离酶、细胞或细胞器等的催化活动完全或基本上限制在一定空间内的过程。
酶分子修饰 通过改变酶分子的结构，使酶的某些特性和功能发生改变的技术。
思考题
碱性SDS法提取质粒的原理。
在pH12.0~12.5范围内使染色体中双螺旋开链DNA选择性变性，而闭环双链DNA不变性。经乙酸钠中和后，SDS引起蛋白质-SDS复合物和高相对分子质量RNA沉淀，再经高速离心将质粒DNA留于上清液中而分离。
限制性内切酶的作用机制。
限制性内切酶以环状或线性的双链DNA为底物，在一定条件下，识别一定的核苷酸序列，在两条链的特定的磷酸二酯键上催化切开，产生具有3’-OH和5’-P基团的DNA片段。
食品生物技术原理：第7章 生物工程下游技术
第7章 生物工程下游技术
教学目标：通过本章学习，学生应掌握生物工程下游技术的路线以及主要的分离纯化单元操作的原理、操作注意事项、适用范围和优缺点。
1． 概述
生物工程下游技术也叫下游工程（downstream processing），或生物活性物质分离纯化（separation and purification of bioactive substances），是指从基因工程获得的动、植物和微生物的有机体或器官中，从细胞工程、发酵工程和酶工程产物（发酵液、培养液）中把目标化合物分离纯化出来，使之达到商业应用目的的过程。
1.1 生物工程下游技术的重要性
在大多数情况下，基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程的产物不能直接成为产品和商品，必须经过分离工程得到高纯度的产品和能被市场接受的商品。因此，生物工程下游技术是生物技术产业工业化的必不可少的重要组成。
生物工程下游技术也是生物制品成本构成中的主要部分。在一般情况下。在生物工程产品的成本构成中，分离纯化部分的成本约占总成本的50%以上。而且在原料中目的产物的浓度越低，分离工程的人力物力投入也就越大，产品的价格也就越高。因此改进分离工程是生物技术产业降低生产成本和提高经济效益的关键。通过改进工艺路线和技术参数有可能较大幅度地减少分离过程中目的产物的损失，提高回收率，增加经济效益。
现代分离工程的发展，正在深刻地影响着传统的食品工业和制药工程，从而形成了精细食品工程（精细食品化工和精细食品生物化工）和生物制药工程两大学科和产业门类。
1.2 生物工程下游技术的特点
（1）在原料液中目标成分的含量较低。下游工程的原料通常是发酵液或培养液，目标成分在原料液中的含量低于10%，有时只有千万之一或万分之一。而且通常生理活性越高的成分在原料液中的含量越低。原料液中却存在着在含量和种类上都大大超过目标成分的杂质，许多杂质在理化性质上又与目标成分十分接近，因而大大增加了分离的难度。
食品生物技术 3
食品生物技术
生物技术在功能性食品开发中的应用
摘要:本文简述了功能性食品的发展，指出功能性食品开发中面临的困难与问题。文章总结了食品生物技术在功能性食品素材开发以及功能性食品生产中起到的巨大作用;分别叙述了酶工程、基因工程、细胞工程、发酵工程等在功能性食品开发中的具体用途。最后对食品生物技术在功能性食品开发中的作用做出展望。
关键词:功能性食品，酶工程，发酵工程，基因工程，细胞工程
当前人们对膳食功能不再满足于提供足够的营养素，而是从传统营养学的“营养足够”概念升华到“最佳营养”，从重视“延长寿命”升华到重视“生活质量”。所谓功能性食品是指在某些食品中含有某些有效成分，它们具有对人体生理作用产生功能性影响及调节之功效，实现“医食同源”，使人们的膳食具有良好的营养性、保健性和治疗性，从而达到健康及延年益寿的目的。因此，这类功能性食品在保健食品产业中形成一个新的主流，也是它发展的必然趋势。
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，在保功能性食品及功能性食品素材开发中的广为应用。
1.酶工程的应用
1.1.定义
酶工程是利用酶的催化作用进行物质转化的技术, 它是现代生物技术的重要组成部分。酶工程包括自然酶的开发及应用, 固定化酶、固定化细胞、多酶反应器(生物反应器)、酶传感器等, 广泛应用于食品加工的许多领域,尤其是在功能食品及功能食品素材开发中的应用。
1.2.应用 1.2.1 无乳糖牛乳(乳糖水解乳)
牛乳经过装有固定化-半乳糖苷酶的生物反应器处理, 使牛乳中的乳糖水解为半乳糖和葡萄糖, 制成无乳糖牛乳以供乳糖不耐症患者食用。
1.2.2 低胆固醇乳脂乳
采用固定化胆固醇还原酶或胆固醇氧化酶处理牛乳, 生产低胆固醇乳脂乳。
1.2.3 低变应原米
有些人因先天性高过敏体质遗传因素影响,食用大米后大米中的球蛋白可引起过敏性皮炎。为此, 开发了低变应原大米, 其工艺如下。首先将大米浸泡于油酸单甘油酯水溶液中使其组织膨润后进行脱气( 抽真空) 处理, 然后用猕猴桃蛋白酶处理分解大米中的球蛋白, 充分洗净后进行米表面蒸煮以改善口感, 经干燥后即为低变应原米。
食品生物化学课件
食品生物化学课件
食品生物化学课件
一、引言
食品生物化学是研究生物体中食品成分的化学结构和代谢规律的学科，也是探究食品原料质量和食品加工技术的重要科学基础。目前，随着我国食品工业的飞速发展，食品生物化学已成为食品科学技术体系中不可或缺的一部分，对提高我国食品工业的质量和水平具有重要的意义。本课件旨在介绍食品生物化学的基本概念、原理和应用。
二、食品生物化学的基本概念
1、食品成分的分类
食品成分主要分为营养成分和非营养成分两类。营养成分包括碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素和矿物质等，它们是人体需要的重要营养物质；非营养成分包括色素、香料、酶、纤维素等，它们对食品的色、香、味、形等特点具有重要的作用，但不是人体必需的。
2、食品成分的化学结构
食品成分的化学结构对其性质和功能具有决定性的影响。碳水化合物的基本结构单元是单糖，单糖可以通过缩合反应形成双糖、多糖等，如葡萄糖可以与蔗糖缩合生成蔗糖。蛋白质的基本单位是氨基酸，氨基酸可以通过缩合反应形成多肽和蛋白质，如蛋白质可以在酸性条件下发生变性、在高温下发生变性等。脂肪的基本单位是脂肪酸和甘油，脂肪酸可以通过酯化反应与甘油缩合形成三酰甘油等。 3、食品成分的代谢规律
食品成分在人体内代谢过程中会发生一系列的碳水化合物、蛋白质、脂肪等代谢反应，形成能量、二氧化碳、水、尿素等代谢产物，这些代谢产物会对人体健康产生影响。例如，过量摄入脂肪会导致肥胖和心血管疾病等健康问题，过量摄入糖会导致血糖升高和糖尿病等健康问题。
三、食品生物化学的原理
1、酶促反应
酶是一种具有高度专一性的生物催化剂，可以在相对温和的条件下催化食品成分的化学反应。例如，时下热门的面包、饼干等食品中常用到的酶就是面团酶，它能够改善面团的质地和口感，增加面包的升膨性和弹性。
2、氧化反应
氧化反应是指食品成分与氧气发生的化学反应，常见的氧化反应有食品脂质氧化反应、酒类酿造过程中的酒精氧化反应等。其中，食品脂质氧化反应是食品中发生的最常见的氧化反应之一，会导致食品的氧化变色和质量下降，影响食品的口感和营养价值。
最新现代食品生物技术
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1 ◆ 生物技术的确切定义:
人们运用现代生物科学，工程学和其他基础学科的知识，按照预先的设计，对生物进行控制和改造或模拟生物及其功能，用来发展商业性加工，产品生产和社会服务的新技术领域。
◆ 生物技术的构成
◆ 生物技术各构成成分之间的关系
现代生物技术的核心是基因工程，而现代生物技术的基础和归宿则是发酵工程和酶工程，否则就不能获得产品和经济效益，也就体现不了基因工程和细胞工程的优越性。
基因工程的定义：
▼ 是指按照人们的意愿和设计方案，
▼ 以分子生物学，分子遗传学，生物化学和微生物学为理论基础，
▼ 通过将一种生物细胞的基因分离出来或人工合成新的基因，
在体外进行酶切和连接并插入载体分子构成遗传物质的新组合，
▼ 导入到自身细胞或另一种细胞中进行复制和表达等实验手段，
▼ 有目的的实现动物，植物和微生物等物种之间的DNA重组和转移，
使现有物种在短时间内趋于完善或创造出新的生物特性。
发酵工程的定义 : 基因工程
细胞工程 发酵工程 酶工程
蛋白质工程 生物技术重点！！ 228出品 质量保障 谁用谁请客
2 利用微生物的某种特性，通过现代化工程技术手段进行工业规模生产的技术.
包括:
① 传统发酵（有时称酿造），
② 近代的发酵工业 如酒精，如乳酸，丙酮-丁醇等
③ 目前新兴的 如抗生素，有机酸，氨基酸，酶制剂，
核苷酸，生理活性物质，单细胞蛋白等的发酵生产
酶工程的定义 :
酶工程是利用酶所特有的生物催化性能，将酶学理论与化工技术结合而成的一门生物技术。也就是利用离体酶或者直接利用微生物细胞，动植物细胞，细胞器的特定功能，借助于工程学手段来生产酶制剂并应用于相关行业的一门科学。
食品生物技术 4
食品生物技术概论
一、名词解释
1.萃取：利用两个互不相溶的液相中各组分溶解度不同，从而达到分离的目的。
2.载体： 携带外援基因进入受体细胞的运载工具。
3.生物反应器： 利用酶或生物体所具有的生物功能再体外进行生化反应的装置系统。
4.探针： 化学及生物学意义上能与特定的靶分子发生特异性作用并可背特殊方法所测定的分子，抗体—抗原，抗生物素蛋白—生物素。
5.临界氧浓度: 如果培养基中不存在其他限制性基质时影响好氧性微生物生长繁殖的最低溶解氧浓度。
6.基因工程: 是指按人们的需要，用类似工程设计的方法将不同来源的基因，在体外构建杂种DNA分子，然后导入受体细胞，并在受体细胞内复制转录和表达的操作，又称DNA重组技术。
7.细胞工程：是指以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞的某些生物学特性按人们的意志发生改变，从而达到改良生物品种和创造新品种，加速动物或植物个体的繁殖，或获得某些有用的物质的过程。
8.酶工程：利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能，或对酶结构进行修饰改造，并借助于生物反应器和工艺优化过程，有效地发挥酶的催化特性来生产人类所需产品的技术。
它包括酶固定化技术、细胞固定化技术、酶化学修饰技术和酶反应器设计等技术。
9.发酵工程：指采用现代工程技术手段利用微生物的某些特定功能，为人类生产有用的产品，或直接把微生物应用于生产过程的一种新技术。
10.基因克隆：获取某段有一定生理功能的DNA片段。
11.食品生物技术：是生物技术在食品原料生产、加工、制造和食品安全与质量管理中应用的一个学科。
12.生物技术：是利用生物体系，应用先进的生物学和工程技术，加工或不加工底物原料，以提供所需的各种产品，或达到某种目的的一门新型跨学技术。 13.摄氧率: 单位体积培养基在单位时间内消耗氧的含量。
14.转基因食品：是指用专辑有生物制造、生产的食品，食品的原料及食品添加剂。
《食品中的微生物》课件
《食品中的微生物》课件
一、教学内容
本节课的教学内容选自人教版《科学》教材三年级下册第一单元第五课时《食品中的微生物》。本节课的主要内容有：了解微生物在食品中的作用，掌握食品保存的方法，以及探究食品中微生物的生长条件。
二、教学目标
1. 让学生了解微生物在食品制作中的作用，知道食品保存的重要性。
2. 培养学生运用科学的方法探究食品中微生物的生长条件。
3. 培养学生的团队协作能力和动手操作能力。
三、教学难点与重点
重点：了解微生物在食品中的作用，掌握食品保存的方法。
难点：探究食品中微生物的生长条件。
四、教具与学具准备
教具：课件、实验器材、食品样本。
学具：实验记录表、笔记本。
五、教学过程
1. 实践情景引入：展示各种美食图片，引导学生谈论微生物在食品制作中的作用。
2. 知识讲解：介绍微生物在食品制作中的作用，如发酵、腌制等。
3. 实验探究：引导学生分组进行实验，探究食品中微生物的生长条件。 5. 随堂练习：设计练习题，巩固所学知识。
7. 拓展延伸：引导学生思考如何在生活中应用所学知识，提高食品品质。
六、板书设计
微生物在食品中的作用
1. 发酵
2. 腌制
微生物生长的条件
1. 适宜的温度
2. 适量的水分
3. 丰富的营养物质
七、作业设计
1. 绘制微生物在食品制作中的作用思维导图。
答案：略
2. 设计一份家庭食品保存计划，包括食品种类、保存方法等。
答案：略
八、课后反思及拓展延伸
本节课通过展示美食图片，引导学生关注微生物在食品制作中的作用，激发学生的学习兴趣。在实验探究环节，学生分组进行实验，培养了团队协作能力。在例题讲解环节，通过分析实验数据，学生掌握了微生物生长的适宜条件。总体来说，本节课达到了预期的教学目标。
在课后拓展延伸环节，可以引导学生思考如何将所学知识应用到生活中，提高食品品质。例如，可以组织学生进行家庭食品保存实验，或者邀请家长参与课堂，分享家庭食品保存的经验。这样可以进一步巩固所学知识，提高学生的实践能力。