食品生物技術(shù)

1、1 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 2 v必修課，考察課（含出勤率與隨堂考試）必修課，考察課（含出勤率與隨堂考試） v教材：教材：食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 王向東王向東 等主編等主編 東南大學(xué)出版社東南大學(xué)出版社 v課程時(shí)間與教學(xué)安排課程時(shí)間與教學(xué)安排 為期為期1010周，共周，共1515節(jié)課節(jié)課 課課 程程 介介 紹紹 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 3 v 意義與應(yīng)用意義與應(yīng)用 v 對(duì)食品、生物制品行業(yè)有一定的了解對(duì)食品、生物制品行業(yè)有一定的了解 v 學(xué)習(xí)目的學(xué)習(xí)目的 對(duì)生物技術(shù)的內(nèi)容與應(yīng)用有一定的認(rèn)知對(duì)生物技術(shù)的內(nèi)容與應(yīng)用有一定的認(rèn)知 了解生物技術(shù)在食品工業(yè)中的基本應(yīng)用了解

2、生物技術(shù)在食品工業(yè)中的基本應(yīng)用 v 學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)方法 與實(shí)際結(jié)合與實(shí)際結(jié)合 與實(shí)驗(yàn)結(jié)合與實(shí)驗(yàn)結(jié)合 做好預(yù)習(xí)并與其它教材結(jié)合做好預(yù)習(xí)并與其它教材結(jié)合 課課 程程 介介 紹紹 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 4 法國(guó)微生物學(xué)家路易斯法國(guó)微生物學(xué)家路易斯巴斯德巴斯德 (L . Pasteur， 1822-1895) 巴氏殺菌法巴氏殺菌法 狂犬病疫苗?？袢∫呙?。 1897年，年， E.Buchner用石英砂磨碎的酵母用石英砂磨碎的酵母 胞液能將一分子葡萄糖轉(zhuǎn)化為二分子乙醇和胞液能將一分子葡萄糖轉(zhuǎn)化為二分子乙醇和 一分子一分子CO2，從而證明酵母細(xì)胞中的，從而證明酵母細(xì)胞中的酵素酵素是真是真 正使糖發(fā)酵的物

3、質(zhì)。正使糖發(fā)酵的物質(zhì)。 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 5 v 1997年，年，Wilmut等首次不經(jīng)過(guò)受精，用成年母羊體細(xì)等首次不經(jīng)過(guò)受精，用成年母羊體細(xì) 胞的遺傳物質(zhì)，成功地獲得胞的遺傳物質(zhì)，成功地獲得克隆羊克隆羊多莉（多莉（Dolly） 伊恩伊恩維爾穆特（維爾穆特（I. Wilmut） -“篡奪上帝專利篡奪上帝專利” 的人的人 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 6 20082008年年1 1月月1717日，美國(guó)科學(xué)家采用日，美國(guó)科學(xué)家采用2 2名志愿者的皮膚細(xì)胞，名志愿者的皮膚細(xì)胞，成功成功 克隆出了克隆出了5 5個(gè)人體胚胎個(gè)人體胚胎，進(jìn)而可以開發(fā)出有科學(xué)價(jià)值的，進(jìn)而可以開發(fā)出有科學(xué)價(jià)值的干細(xì)胞干細(xì)胞

4、。此成。此成 果發(fā)表在果發(fā)表在1 1月月1717日出版的日出版的干細(xì)胞干細(xì)胞雜志上。雜志上。 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 7 一、生物技術(shù)形成簡(jiǎn)史一、生物技術(shù)形成簡(jiǎn)史 v 傳統(tǒng)發(fā)酵釀酒、制醬、制醋技術(shù)；傳統(tǒng)發(fā)酵釀酒、制醬、制醋技術(shù)； v 18601860年，巴斯德單一霉菌純粹培養(yǎng)技術(shù)；年，巴斯德單一霉菌純粹培養(yǎng)技術(shù)； v 18781878年年, , 啤酒酵母單一培養(yǎng)技術(shù)；啤酒酵母單一培養(yǎng)技術(shù)； v 18811881年，細(xì)菌的純粹培養(yǎng)技術(shù)；年，細(xì)菌的純粹培養(yǎng)技術(shù)； v 19291929年，抗菌素盤尼西林發(fā)現(xiàn)；年，抗菌素盤尼西林發(fā)現(xiàn)； v 19461946年，用細(xì)菌可以生產(chǎn)氨基酸；年，用細(xì)菌可以生產(chǎn)

5、氨基酸； v 19521952年，用微生物轉(zhuǎn)化荷爾蒙獲得成功；年，用微生物轉(zhuǎn)化荷爾蒙獲得成功； 緒緒 論論 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 8 v19531953年，年，WastonWaston、CrickCrick提出了提出了DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)；雙螺旋結(jié)構(gòu)； v19721972年，美國(guó)斯坦福大學(xué)構(gòu)建了第一個(gè)重組年，美國(guó)斯坦福大學(xué)構(gòu)建了第一個(gè)重組DNADNA分分 子；子； v19771977年，在美國(guó)舊金山建立了世界上第一家遺傳年，在美國(guó)舊金山建立了世界上第一家遺傳 工程公司。工程公司。 一、生物技術(shù)形成簡(jiǎn)史一、生物技術(shù)形成簡(jiǎn)史 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 9 二、生物技術(shù)定義 v生物技術(shù)（生物工

6、程），是對(duì)生命有機(jī)體在分子生物技術(shù)（生物工程），是對(duì)生命有機(jī)體在分子 水平、細(xì)胞水平、組織水平、個(gè)體水平進(jìn)行不同水平、細(xì)胞水平、組織水平、個(gè)體水平進(jìn)行不同 層次的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)和改造，使之能定向組建具有層次的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)和改造，使之能定向組建具有 特定性狀的新物種或新品系，從而造福人類的現(xiàn)特定性狀的新物種或新品系，從而造福人類的現(xiàn) 代應(yīng)用技術(shù)學(xué)科。代應(yīng)用技術(shù)學(xué)科。 v生物工程主要包括細(xì)胞工程、基因工程、酶工程、生物工程主要包括細(xì)胞工程、基因工程、酶工程、 發(fā)酵工程和生化工程等。發(fā)酵工程和生化工程等。 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 10 生物技術(shù)是一門以現(xiàn)代分子生物學(xué)為基礎(chǔ)，研究微生物學(xué)、生物技術(shù)是一門以

7、現(xiàn)代分子生物學(xué)為基礎(chǔ)，研究微生物學(xué)、 生物化學(xué)和生物系統(tǒng)加工技術(shù)綜合應(yīng)用的科學(xué)。生物化學(xué)和生物系統(tǒng)加工技術(shù)綜合應(yīng)用的科學(xué)。 （John E. smith Biotechnology Edword Ainold, 1981John E. smith Biotechnology Edword Ainold, 1981） 生物技術(shù)是指人們以現(xiàn)代分子生物學(xué)為基礎(chǔ)，采用基因工程、細(xì)生物技術(shù)是指人們以現(xiàn)代分子生物學(xué)為基礎(chǔ)，采用基因工程、細(xì) 胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和蛋白質(zhì)工程等新技術(shù)手段，按照預(yù)先胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和蛋白質(zhì)工程等新技術(shù)手段，按照預(yù)先 設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品

8、或達(dá)到某設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需產(chǎn)品或達(dá)到某 種目的的高新技術(shù)（現(xiàn)代生物技術(shù)涵義）。種目的的高新技術(shù)（現(xiàn)代生物技術(shù)涵義）。 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 11 三、研究生物工程的意義三、研究生物工程的意義 v使人類進(jìn)入了按照自己的需要人工創(chuàng)造新生物的使人類進(jìn)入了按照自己的需要人工創(chuàng)造新生物的 偉大時(shí)代；偉大時(shí)代； v它是世界新技術(shù)革命的三大支柱之一（信息、材它是世界新技術(shù)革命的三大支柱之一（信息、材 料、生物工程），具有相當(dāng)大的潛在生產(chǎn)力。料、生物工程），具有相當(dāng)大的潛在生產(chǎn)力。 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 12 生物技術(shù)的四大體系生物技術(shù)的四大體系 v基因工程基因工程 v細(xì)胞

9、工程細(xì)胞工程 v酶工程酶工程 v發(fā)酵工程發(fā)酵工程 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 13 核心：基因工程核心：基因工程 基礎(chǔ)：分子生物學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)、細(xì)胞免疫學(xué)、基礎(chǔ)：分子生物學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)、細(xì)胞免疫學(xué)、 化學(xué)工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)化學(xué)工程、計(jì)算機(jī)科學(xué) 手段：基因工程（手段：基因工程（Genetic EngineeringGenetic Engineering） 發(fā)酵工程（發(fā)酵工程（Fermentation EngineeringFermentation Engineering） 酶工程（酶工程（Enzyme EngineeringEnzyme Engineering） 細(xì)胞工程（細(xì)胞工程（

10、Cell EngineeringCell Engineering） 蛋白質(zhì)工程（蛋白質(zhì)工程（Protein EngineeringProtein Engineering） 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 14 生物制藥生物制藥 診斷診斷 基因治療基因治療 食品食品 農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè) 環(huán)境環(huán)境 化工化工 檢測(cè)檢測(cè) 四、生物技術(shù)的應(yīng)用 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 15 v 食品生物技術(shù)是指現(xiàn)代生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用。具食品生物技術(shù)是指現(xiàn)代生物技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用。具 體是指以現(xiàn)代生物科學(xué)研究成果為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)代生物技術(shù)手體是指以現(xiàn)代生物科學(xué)研究成果為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)代生物技術(shù)手 段，用全新方法和手段設(shè)計(jì)加工制造

11、新型食品和食品原料。段，用全新方法和手段設(shè)計(jì)加工制造新型食品和食品原料。 v 食品生物技術(shù)主要研究?jī)?nèi)容食品生物技術(shù)主要研究?jī)?nèi)容 （1 1）基因工程改良食品原料、加工材料、食品品質(zhì)和加工革新。）基因工程改良食品原料、加工材料、食品品質(zhì)和加工革新。 （2 2）優(yōu)化發(fā)酵工藝技術(shù)，包括上游工程和下游工程。）優(yōu)化發(fā)酵工藝技術(shù)，包括上游工程和下游工程。 食品生物技術(shù) 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 16 （3 3）酶工程催化轉(zhuǎn)化、分解生成目的產(chǎn)物；新酶源開發(fā)利）酶工程催化轉(zhuǎn)化、分解生成目的產(chǎn)物；新酶源開發(fā)利 用；改造傳統(tǒng)食品工藝技術(shù)。用；改造傳統(tǒng)食品工藝技術(shù)。 （4 4）動(dòng)植物大量培養(yǎng)生產(chǎn)功能性食品及其有效成分

12、。）動(dòng)植物大量培養(yǎng)生產(chǎn)功能性食品及其有效成分。 （5 5）應(yīng)用于保健食品，綠色食品與有機(jī)食品研究開發(fā)。）應(yīng)用于保健食品，綠色食品與有機(jī)食品研究開發(fā)。 （6 6）酶法分離技術(shù)和生物傳感器的應(yīng)用。）酶法分離技術(shù)和生物傳感器的應(yīng)用。 （7 7）生物技術(shù)處理有機(jī)廢水，與環(huán)境工程緊密相關(guān)。）生物技術(shù)處理有機(jī)廢水，與環(huán)境工程緊密相關(guān)。 （8 8）再生資源的利用，包括植物纖維素、海產(chǎn)甲殼素等再生）再生資源的利用，包括植物纖維素、海產(chǎn)甲殼素等再生 資源的利用。資源的利用。 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 17 食品生物技術(shù)在食品生物技術(shù)在21世紀(jì)食品工業(yè)發(fā)展的核心位置。世紀(jì)食品工業(yè)發(fā)展的核心位置。 酶工程是食品工業(yè)

13、革新的關(guān)鍵性技術(shù)。酶工程是食品工業(yè)革新的關(guān)鍵性技術(shù)。 發(fā)酵工程在現(xiàn)代食品生產(chǎn)中占著舉足輕重作用。發(fā)酵工程在現(xiàn)代食品生產(chǎn)中占著舉足輕重作用。 細(xì)胞工程為生產(chǎn)功能食品成分提供有效手段。細(xì)胞工程為生產(chǎn)功能食品成分提供有效手段。 蛋白質(zhì)工程為人類改造生命物質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要手段。蛋白質(zhì)工程為人類改造生命物質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要手段。 食品生物技術(shù)的地位與作用食品生物技術(shù)的地位與作用 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 18 1、改造食品生產(chǎn)的菌種、改造食品生產(chǎn)的菌種 1990年3月荷蘭Gist-Brocades采用基因工程改良 了面包酵母并批準(zhǔn)上市，其生產(chǎn)面包質(zhì)量居世界第 一。 1994年2月英國(guó)BRI公司采用基因工程改良啤酒

14、 酵母成功，生產(chǎn)啤酒可省掉淀粉液化階段。美國(guó) ADM公司、日本味之素公司先后于1993年、1996年 采用基因工程改良了色氨酸、蘇氨酸和維生素B2等 生產(chǎn)菌株。 食品生物技術(shù)的應(yīng)用食品生物技術(shù)的應(yīng)用 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 19 2、改良酶制劑的生產(chǎn)菌種、改良酶制劑的生產(chǎn)菌種 例如制造干酪用的凝乳酶，美國(guó)有70%用量 是基因工程菌生產(chǎn)的，其純度達(dá)到100%，而小牛 胃中提取凝乳酶，其純度僅為70%-90%。 全球工業(yè)上應(yīng)用的酶制劑，有50%是由基因 工程改造過(guò)的。 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 20 3、酶法降解、轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)行食品深加工、酶法降解、轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)行食品深加工 （1）淀粉質(zhì)原料食品深加

15、工制造功能性糖 淀粉 -淀粉酶 糊精寡聚糖 -葡萄糖苷轉(zhuǎn)移酶 低聚異麥芽糖 （雙歧因子之一） 高果糖漿 超高麥芽糖漿 糖化酶 真菌-淀粉酶+脫枝酶 葡萄糖 異構(gòu)化酶 真菌-淀粉酶 -淀粉酶 糊精淀粉 淀粉 -淀粉酶 糊精 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 21 （2）雙糖為原料酶法生產(chǎn)寡果糖 蔗糖 -果糖苷酶 寡果糖（蔗果三糖、蔗果四糖、蔗果五糖） 寡聚半乳糖 乳糖 -半乳糖苷酶 （3）酶法農(nóng)副產(chǎn)品深加工 新鮮肉類打碎（漿） 酶法自溶或外 加酶降解 分離濃縮 產(chǎn)品（營(yíng)養(yǎng)品 或調(diào)味品） 新鮮水果酶法降解濃縮果汁 進(jìn)一步深加工 打碎（漿）分離濃縮 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 22 （4）生物技術(shù)降解法（或酶

16、法） 蝦、蟹殼 預(yù)處理 生物技術(shù)降解法（或酶法） 蝦、蟹殼降解液 膜分離（納米級(jí)） 甲殼素 脫乙酰酶 脫乙酰 片狀幾丁質(zhì)糖有機(jī)酸溶解 研 磨 過(guò)濾 幾丁聚糖粉 脫水 混合（加有機(jī)酸） 幾丁聚糖（2-氨基葡聚糖） 水溶性幾丁葡聚糖 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 23 （5）酶法降解制備生物活性肽）酶法降解制備生物活性肽 玉米蛋白粉在我國(guó)年產(chǎn)玉米蛋白粉在我國(guó)年產(chǎn)60多萬(wàn)噸，制備降血壓肽。多萬(wàn)噸，制備降血壓肽。 我國(guó)年產(chǎn)我國(guó)年產(chǎn)6000多萬(wàn)噸肉類有大量下腳料（雞骨精、牛骨多萬(wàn)噸肉類有大量下腳料（雞骨精、牛骨 精、復(fù)合調(diào)味料、生物活性肽等）精、復(fù)合調(diào)味料、生物活性肽等） 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 24 4

17、.生物技術(shù)在中藥提取現(xiàn)代化中的作用生物技術(shù)在中藥提取現(xiàn)代化中的作用 5.生物技術(shù)在有機(jī)食品、綠色食品和保健食品生物技術(shù)在有機(jī)食品、綠色食品和保健食品 生產(chǎn)中的應(yīng)用生產(chǎn)中的應(yīng)用 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 25 6. 6. 基因工程改造動(dòng)、植物原料，以利于提高食品質(zhì)量基因工程改造動(dòng)、植物原料，以利于提高食品質(zhì)量 1997年全世界有120種植物基因工程改造成功，1999 年世界轉(zhuǎn)基因作物種植面積為40萬(wàn)平方米(大豆52%、玉米30%、 棉花9%、低芥酸油菜籽9%)，其中美國(guó)10種，歐盟5種，加拿大 8種，日本5種，中國(guó)4種?；蚬こ谈脑斓钠贩N，包括大豆、 玉米、油菜子、棉花、馬鈴薯等。其中大豆占50%，玉米占30%， 美國(guó)居首位。 7. 7. 基因轉(zhuǎn)移至家畜基因轉(zhuǎn)移至家畜 1998年基因轉(zhuǎn)移至家畜生產(chǎn)牛生長(zhǎng)激素，也可以生產(chǎn) “瘦肉型”豬等。為食品工業(yè)提供物美價(jià)廉原料。 食品生物技術(shù)食品生物技術(shù) 26 7.對(duì)轉(zhuǎn)基因食品急需制訂法制 198