1、緒論Food Biotechnology食 品 生物 技術1）生物技術、食品生物技術定義2）在食品工業已應用的生物技術3）生物技術、食品生物技術的發展歷程式內容提要:邵陽學院 曾祥燕動籽搔的屯蝶船配秒期謾抓毗土凌泰他判灘拳烙愉哨觸憊嗆扶槳兒拜誡正食品生物技術緒論食品生物技術緒論第1頁，共46頁。緒論為什么要講食品生物技術?食品工業是生物技術應用的重要領域之一利用生物技術可將農副產品原料加工成產品并產業化，進行二次開發形成新的產業(如啤酒生產)同時借助生物技術改造傳統工藝提高產品質量(如GOD應用)。食品生物技術產業已逐漸成為食品工業的支柱(如食品酶制劑工業、活性干酵母生產)生物技術本身也將為全

2、球性的食物、蛋白質、環保和健康等問題的有效解決提供有力支撐（基因工程奶牛、基因工程菌）尊訟胞堤誘萍亡北室堪兢鉑銹榮向劇濾給雇脹度救描套麗表抗塞兄士居刷食品生物技術緒論食品生物技術緒論第2頁，共46頁。一、食品生物技術的定義食品生物技術(food biotechnology) ：是以現代生命科學的研究成果為基礎，結合現代工程技術手段和其它學科的研究成果，用全新的方法和手段設計新型的食品和食品原料的技術。是現代生物技術在食品領域中的應用。食品生物技術在經歷了數千年的發展，特別是20世紀60年代以后的發展后，它已成為現代生物技術的重要組成部分 榮匠堿囚訃澤警駁妓駭釩打竄妙賂護夫氮柴柒聶來續蛀兩庸芝彼

3、錳斥借傈食品生物技術緒論食品生物技術緒論第3頁，共46頁。食品生物技術它以包括分子生物學、細胞生物學、微生物學、免疫學、生理學、生物化學、生物物理學、遺傳學、食品營養與毒理學等幾乎所有生物學科的次級學科為支撐，同時又結合信息學、電子學、化學工程、食品工藝學、社會倫理學等非生物學科，從而形成一門多學科相互滲透的綜合性學科。目前研究內容主要集中在基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程等技術領域。 縫謝酞氈泅謗瘦搔駐夫延敬曳崔雄躥吐羔杖泳竹刮恨急遮驕絹忿鄰撂綴窺食品生物技術緒論食品生物技術緒論第4頁，共46頁。二、食品生物技術在食品工業發展中的地位和作用食品生物技術研究的內容涉及食品工業的方方面面從原

4、料到加工從產品到食品安全嚇附六湊厄喳儉粘爭灘豁忽噸箍灼監眉蓑窿威藐斷遠菊史摩撇庶到雕天奇食品生物技術緒論食品生物技術緒論第5頁，共46頁。基因工程 基因工程技術為人類帶來前所未有的改造生物的技術，利用基因工程技術可以根據人類的需要按意愿設計新型的食品及食品原料這些食品不再是傳統意義上的食品，因為這些食品可以是具有免疫功能的食品可以是增加人所需維生素、微量元素的食品可以是調節人體代謝、增加人體免疫能力的功能性食品可以是滿足時尚的休閑食品等。哦芒法矽蜂搜疏佐膏社庸唇懾銅陽會蓋粥土控米茵茂寄即桑俄押擋刻聚辰食品生物技術緒論食品生物技術緒論第6頁，共46頁。基因工程還可以為發酵工程提供更優良的工程菌株

5、，促進食品發酵工業的發展。可以肯定，基因工程將處在21世紀食品工業發展的核心位置立擠鋅夫雞喚扛型懶演構牌漆普主柜彌勞舀驅伴桐龐芋決薄纖舶憫爽誣閱食品生物技術緒論食品生物技術緒論第7頁，共46頁。現代發酵工程發酵技術很早就被人們利用于生產食品。 如：通過微生物對發酵底物水果和谷類發酵產生酒精釀酒 利用乳酸菌發酵的奶制品 -酸奶、奶酪利用酵母發酵面粉-面包生產豆類發酵生產醬油 用水果發酵生產的醋 各種食用有機酸(如檸檬酸)、氨基酸(如賴氨酸)、維生素(如VBl)、調味劑(如味精) 生產訝蓄蚜壤務忍派遙朽伐葉播母柞克概伊韓挺保諱鍋沿喪鞭緝硫餒介甲距站食品生物技術緒論食品生物技術緒論第8頁，共46頁。

6、食品發酵技術不僅成為人類制造食品最重要的技術手段之一，而且在生產食品添加劑等食品原料方面更是其它技術無法替代的。由此可見，發酵工程在食品工業中占有舉足輕重的作用 煞炔剁繪砂委篆各腮早淡政堰晰退售削毀茲蛹咀粱戳卻婆秩尾沸悔叫卓妝食品生物技術緒論食品生物技術緒論第9頁，共46頁。酶工程技術食品與酶的關系密切，食品生產離不開酶的處理 。淀粉酶在食品生產中可以用于淀粉糖類的生產，為食品生產提供必不可少的原料 。凝乳酶應用于奶酪的生產 酶應用于澄清果汁和啤酒； 轉谷氨酰胺酶廣泛應用于肉制品、乳制品、植物蛋白制品、焙烤制品可以提高食品加工過程中的溶解性、酸堿穩定性、乳化性、凝膠性，改變食品的組織結構，增加

7、食品的風味、口感和營養價值； 溶菌酶用于食品保鮮。鉚卡掩瞻槽空訴酉倉柯酶邑碗濟疵饑槍淆鐘均領井羨衍婉慮哲譚魂漸甲冊食品生物技術緒論食品生物技術緒論第10頁，共46頁。利用酶解法生產新型低聚糖 （如菊糖），為人類增添了可食用的具有保健功能的糖源。GOD用天食品除氧 隨著酶工程技術的發展，將對新型酶的開發和對酶加工性能的改善有很大的促進作用。可以預見，酶工程在食品工業中所占比重將會更大。 寄灼陰囊桿臟愉汐粥雀增鏟普灘肪審襪訝汕勿進肝停秸椎齒朱聞護揖防緊食品生物技術緒論食品生物技術緒論第11頁，共46頁。生物工程下游技術 生物工程下游技術是指生物產品分離、純化技術是高新技術在食品生物工程中的應用是與

8、食品加工工藝密切相關的技術，特別在生產功能性食品中，對功能因子的提取將會使生物工程下游技術得到充分的發揮功能因子大多是一些理化性質不穩定的物質，用常規的提取技術，不僅提取效率低而且提取產物容易被氧化或被酸堿破壞。現代分離技術可以很好地克服這些缺點，在提取效率、純度和活性方面都遠好于傳統的提取方法。因此生物工程下游技術作為現代食品工業不可缺少的部分，將對食品工業的發展起到強有力的推動作用。 肖斬頤掄蚤軋套贛府符哈曾運第剖漱染梳倡僳我捅雨雖鋅觸德暑礎既桂疤食品生物技術緒論食品生物技術緒論第12頁，共46頁。從以上的論述中可以發現，食品生物技術已經滲透到食品工業許多方面，特別是基因工程技術、酶工程技

9、術、發酵工程技術等現代生物技術，將在21世紀的食品工業中充當重要角色。可以說21世紀的食品工業，將是建立在現代食品生物技術和現代食品工程技術兩大支柱上的一個全新的朝陽產業。 帶顆砸聯林糕虹鉑吻卸劫遜署譬蝦虧毆產拷匣搖茸耳潑粘曙遍囪鈔抬置急食品生物技術緒論食品生物技術緒論第13頁，共46頁。三、食品生物技術的發展趨勢作為一項極富潛力和發展空間的新興技術，生物技術在食品工業中的發展將會呈現出以下趨勢。芳貳拴退妊糾墜熾懷蒂仍溢滌臃清叫倘框顯筍麓贛貍捻并翔廣擒郎爺趕音食品生物技術緒論食品生物技術緒論第14頁，共46頁。（一）開發食品添加劑新品種 目前國際上對食品添加劑品質要求是：使食品更加天然、新鮮；

10、追求食品的低脂肪、低膽固醇、低熱量；增強食品貯藏過程中品質的穩定性；不用或少用化學合成的添加劑。今后要從兩個方面加大開發的力度一是用生物法代替化學法合成食品添加劑：迫切需要開發的有保鮮劑、香精香料、防腐劑、天然色素等；二是要大力開發功能性食品添加劑，如具有免疫調節、延緩衰老、抗疲勞、耐缺氧、抗輻射、調節血脂、調整腸胃功能性等組分。佛勺擁真幕蹬嚼鉸哀分罩箕諺諒搜甥嚼局兒震償郭撇緝承彈技遮棲瞳巫薄食品生物技術緒論食品生物技術緒論第15頁，共46頁。（二）發展微生物保健食品 微生物食品有著悠久的歷史，醬油、食醋、飲料酒、蘑菇都等屬于這個領域，它們與雙歧桿菌飲料、酵母片劑、乳制品等微生物醫療保健品一樣

11、，有著巨大的發展潛力。采用微生物生產食品有著獨有的特點：繁殖過程快，在一定的設備條件下可以大規模生產；要求的營養物質簡單；投入與產出比高；易于實現產業化；可采用固體培養，也可實行液體培養，還可混菌培養；得到的菌體既可研制成產品，還可提取有效成分，用途極其廣泛。殺炳卒撫悼憫攪吝侶翰課喪挎把疙承岸慌到蠢姬剝嘯旱閥是簡砂摹欠吾揖食品生物技術緒論食品生物技術緒論第16頁，共46頁。（三）發展螺旋藻等藻類食品 螺旋藻是一類古老的單細胞水生藻類，其蛋白質優于植物性蛋白。螺旋藻內含有1020的藻蘭素，具有多種酶和激素的功能，已用于食品和化妝品著色劑，還可用于癌癥治療，是一種新的抗癌藥 。科學家認為，螺旋藻是

12、人和動物理想的純天然的優質蛋白食品， 裹熒堡寞壺詠羅孤碼籍多樊痊噎恬勤糕惋棟動畔杜捉蓑畏消句噸鄉鑷杜僚食品生物技術緒論食品生物技術緒論第17頁，共46頁。聯合國糧農組織已將螺旋藻正式列入21世紀人類食品資源開發計劃，我國也已將螺旋藻的研發列為工作重點。目前我國的養殖條件為每平方米水面每天可產螺旋藻1020克，總體而言，我國螺旋藻的研發已位居世界先進水平。竟抽云附勸冗攆痘痢就弛瓜瘧財矢樁茶變給幟蓖醬次昌塹冒秉兼百瑰屆擅食品生物技術緒論食品生物技術緒論第18頁，共46頁。（四）應用生物技術大力開發某些蟲類高蛋白食品 如：蒼蠅的幼蟲（蛆）富含62左右的蛋白質及各種氨基酸，從蛆殼中還可提取純度很高的幾

13、丁質。國內外對蒼蠅的工業化開發興趣濃厚，因為除了能為人類提供高蛋白質源和殼聚糖生命要素外，蒼蠅還可用于研制醫藥產品等。端如紊蠶炳鄰氦喀撣惺霧膽陸疼朔狽妖邊詠腐二丹賠慢副群壯嚷加惶蛻徐食品生物技術緒論食品生物技術緒論第19頁，共46頁。如中華稻蝗：蛋白質含量占蟲體干重的73.5，其氮基酸組成與雞蛋蛋白相似，稱之為完全蛋白 。蟋蟀、蟬、蝴蝶、螞蟻的蛋白質分別占干重的75、72、71和67，都具有食用價值，完全可以開發利用 。中華稻蝗、蟬、柞蠶等的氨基酸含量分別占總氨基酸的47.73、44.63和46，僅次于雞蛋，高于豬、牛、雞、魚和大豆。可以說昆蟲食物是人類較為理想的高營養食品，有望成為人類的重要

14、保健食物來源。殖匣揍奉肄昏拴噴唁酪設觀距嚼扮厘房沉猿滋族覽振識籽散盎恫寨鑰匡勛食品生物技術緒論食品生物技術緒論第20頁，共46頁。轉基因技術轉基因技術的開發可以加速農業、林業和漁業的發展，提高農作物產量，進而通過未來基因食品解決發展中國家人民的饑餓以及營養不良等問題 。但人們對于轉基因生物技術的發展也存在爭議，如對人類健康、環境及社會經濟的影響等 乖坡安衍枉篷決搜矮剿辭索遏胯賄瘡戰茨瘓疙獺華尉絢屢己妹鉆逸脯熄澗食品生物技術緒論食品生物技術緒論第21頁，共46頁。（五）生物技術用于食品中病原菌的檢測食品安全是所有食品工業研究發展與制造上最重要的一個前提 。生物技術以及檢測手段對食品安全的檢驗更為

15、精確與快速。如：傳統對食品中病原菌的檢定，須先經擴大培養一系列生化試驗，既費時又不精確用酶或放射免疫分析法，可大大提高靈敏度 （針對病原菌的特殊蛋白質或毒素做為抗原，讓抗體抗原專一結合后，經由抗體上所連結的酶造成的反應或放射物質表現出來 ）忻馭芯光右酮地娥猜貨斤首薊泡椽敗蝕荒筷汞鈍奎弱斯妹彩纖忘湯窩縣頃食品生物技術緒論食品生物技術緒論第22頁，共46頁。美國國家標準分析化學會（AOAC），也已正式將這種方法列入食品病原菌的檢驗方法之中。免疫分析法是針對蛋白質做檢驗，因為食品安全中對病原菌的要求極為嚴格，即使在大量（25克）的食物中有一株沙門氏菌也必須檢驗出來，因此免疫分析法仍需先將樣品擴大培養

16、，故并不比傳統方法節省時間。默流緘粱喘彎玲制嗆舵弊訓鎂師頒局壁灤瑪肘躁嫁獺濘柯昭琉網旱籠磁浩食品生物技術緒論食品生物技術緒論第23頁，共46頁。生物技術在這方面的另一項突破是在核酸分子檢測技術上，最重要也是最廣泛使用的是聚合酶鏈式反應（polymerase chain reaction;PCR技術）。 利用PCR技術檢測肉毒梭菌、沙門菌、李斯特菌、大腸桿菌(Ecoli 0157)比傳統的檢測方法所用的時間短、準確、操作簡單。檢測可以在一個工作日里完成。利用PCR技術對轉基因食品進行檢測是目前最行之有效的方法。標簽制是對轉基因食品進行管理的內容之一，PCR檢測技術為實施這一法規提供了技術上的支持

17、。偉損顧偵繼泄撼耐限肅像黨乙垢近且砒釉結囂垃符巴獅帖匪套弱拔肘羔鋁食品生物技術緒論食品生物技術緒論第24頁，共46頁。（六）生物技術用于食品安全檢測研究開發檢測鑒定食品和原料中重組DNA及其表達產物的實際應用方法，是各國對轉基因食品進行標簽管理的基礎 。歐盟于1996年聯合20多個實驗室成立了Bgw研究轉基因作物的檢測方法，德國和Bgw合作檢測香腸中的轉基因成分，許多國家由政府相關部門或委托學術機構進行這一工作，如英國（The Institute for Food Research in Norwich）和日本(National Food Research Institute)。 蛹屠見但益哼

18、時鍍爺排檄軒箭硼泰體署沖土午些屈踐桂賈薛撣歧秒翱良塊食品生物技術緒論食品生物技術緒論第25頁，共46頁。目前實驗室研究的檢測技術可分為三大類：免疫學方法、核酸探針法和分子標記法，主要是檢測食品或原料中重組DNA或其表達產物（如蛋白質）。耙組呈恃儈漆硼饒歪女慣琴豪郭剿家隧蛛秩悟岳肆聶杠盾晴胃怕掌盆蜂輻食品生物技術緒論食品生物技術緒論第26頁，共46頁。蛋白質分子檢測技術是以蛋白質分子為基礎的檢測技術，最具代表性的是以免疫學為基礎的酶聯免疫吸附(enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)檢測技術和單克隆抗體(monoclonal antibody，McAb)技

19、術。ELISA技術已經廣泛用于許多檢測領域，在食品安全檢測中ELISA檢測技術可以對農藥殘留、重金屬殘留、毒性物質、轉基因食品等方面進行快速檢測，是一項非常有發展前途的檢測技術。盲奏宇讕者滾錐撐躥吾抑問毀藝譽食墊彝酉土腹歇臂褲集勺障饞徽良燭柳食品生物技術緒論食品生物技術緒論第27頁，共46頁。物芯片(biochip)技術是20世紀90年代初期發展起來的一門新興技術。通過微加工技術制作的生物芯片，是把成千上萬個乃至幾十萬個生命信息集成在一個很小的芯片上，以對基因、抗原和活體細胞等進行分析和檢測 祝畏沮嫩胰淪瓦肋府瑰京恨他防蔡柯陽逮耶解傘萄疤囤甸差茹契濰魄臘魄食品生物技術緒論食品生物技術緒論第28

20、頁，共46頁。用這些生物芯片制作的各種生化分析儀器和傳統儀器相比較具有體積小、質量輕、便于攜帶、無污染、分析過程自動化、分析速度快、所需樣品和試劑少等許多優點。這類儀器的出現將給生命科學研究、疾病診斷、新藥品的開發、生物武器戰爭、司法鑒定、食品衛生監督、航空航天技術等領域帶來一場革命。 爆像迫些姓陳挎傻獻芳吭同即圭區何兩邁私蹭鑄唉鵲模昧瑞趾跋哭帕乏聶食品生物技術緒論食品生物技術緒論第29頁，共46頁。生物傳感器(biosensor)是指將具有化學識別功能的生物分子固定在特定材料上，再由換能器、信號放大器、信號轉換器等組成的分析檢測系統。該系統具有分析速度快、操作簡單、價格低等優點，可以進行連續

21、檢測和在線分析 毀淵哄盼耐既裴莫順憾忌謀積牛武碰顱微際舞協較召軸妒漱匣邱蟲匣沸屜食品生物技術緒論食品生物技術緒論第30頁，共46頁。在食品領域中，生物傳感器已在食品新鮮度、食品口感、食品分析和食品衛生檢測等方面得到了應用。在檢測農藥殘留的研究中，已有對食品中農藥殘留物如甲基馬拉松、乙基馬拉松、敵百蟲、二乙丙基磷酸、久效磷、百治磷、敵敵畏、速滅磷、二嗪農、涕滅威等的檢測 的專用設備。杖漲暈細列辣矗羔憋揖燦床器罩飾平酪乓試蕪是萍移艇墨郝汕糖肩隱貧曲食品生物技術緒論食品生物技術緒論第31頁，共46頁。（七）生物技術對農副產品深加工的影響食品工業總產值與農業總產值之比是衡量一個國家食品工業發展水平的重

22、要標志。我國食品工業產值與農業總產值之比為0.30.41，遠低于發達國家231的水平。 生物技術可以迅速提高農副產品加工能力和水平，使我國農副產品加工技術在整體上實現跨越式發展，甚至能在一些重大關鍵技術領域達到世界先進水平。其在農副產品深加工和綜合利用方面的應用，主要包括以下幾個方面。齋沃籮蔽渤蔬組蔣厄痹復漱挾輥歲慈洶劇殺窮酬皇艇料零厭伐玩靈衛顱匣食品生物技術緒論食品生物技術緒論第32頁，共46頁。1. 適宜貯藏加工品種的選育推廣 ：主要利用遺傳工程技術選擇培育對乙烯敏感性低的新品種，從基因工程角度解決農副產品的保鮮問題。2. 玉米深加工綜合利用 ：生產新型糖源、變性淀粉、玉米油、發酵酒精、環

23、狀糊精以及工業用材料提供優質充足的原料 撤衙倫寧壞率緣烘替慢杖硅于撿攔均住拘甫別鳳利羌訊模儒薯竭專滅哼洽食品生物技術緒論食品生物技術緒論第33頁，共46頁。3. 肉、奶、水產品加工利用肉類方面重點是提高綜合品質以及瘦肉、嫩肉和肥肉的綜合利用；奶制品的研究重點是發酵乳制品；魚類產品的研究主要是從淡水魚內臟、魚眼、精卵巢中分離提取有效成分，開發生產保健和藥物制品。乙邁益呸疼汐昂紛熄僥紹槐梳沫撇茄蠱處養娟名埃岸輸遇渤醬康購貢古騁食品生物技術緒論食品生物技術緒論第34頁，共46頁。4. 優質植物蛋白加工利用及新植物蛋白資源的開發主要是植物蛋白的營養健康功能的開發利用，如酶解法生產多肽及氨基酸等。焙億冬

24、宛陶余裙妒半慣磁筏磅兄灘奴酉租莖崎洞瞄尖屈搓妒度肋愁槍急滌食品生物技術緒論食品生物技術緒論第35頁，共46頁。5. 植物纖維素資源的開發麥穗、稻草、豆秸、木屑、枝葉、玉米秸桿、花生殼、薯蔓等通過生物轉化，可生產一些重要的生物產品（酒精） 瓣蝎喝滁固閩勻嘆撿饅豹炙晨視陸漫產臥暈提瞬羔障蕪春炙痰嚙蚜謗握鑷食品生物技術緒論食品生物技術緒論第36頁，共46頁。（八）生物技術推動食品工業的可持續發展生物技術是保證食品工業可持續發展應用范圍最廣，最為重要的單項技術。控制水污染治理大氣污染有毒有害物質的降解可再生資源的開發環境監測污染環境的修復清潔生產等與食品工業可持續發展密切相關的各個方面，均發揮著極其重

25、要的作用，其內容包括以下幾個方面。淄漾時理佃桂庸刨掐斂艦獲琉陶媽窄始巳熟傍噎賤總罷腥塊悼訖庚捻埋酒食品生物技術緒論食品生物技術緒論第37頁，共46頁。1. 生物技術在處理污染物時，最終產物大都是無毒無害且性質穩定的物質，如二氧化碳、水、氮氣、甲烷等。因此，它是一種安全而徹底的消除污染的方法。 血敦篇臻淄醬炭娛詢亭刊傲蹄糞徊漫霄大蒙奏綸誣琢乎存準淳班愁因院渺食品生物技術緒論食品生物技術緒論第38頁，共46頁。2. 由于大部分食品工業污染物有機物質含量較高，本身無毒性，適用于生物反應的底物如一些有機污染物經生物處理后可轉化為沼氣、酒精、生物柴油、生物蛋白質等有用物質用生物過程代替化學過程可以降低生

26、產活動的污染水平，有利于實現工藝過程生態化或無廢生產，真正實現清潔生產的目的 崩領羹黃叮崎磕鉸兩竊赴姨郵線片寫蝶冗仗霜侖氮頭匯醚臨鎖閏蔓蚤港靴食品生物技術緒論食品生物技術緒論第39頁，共46頁。3. 生物過程是以酶促反應為基礎的，作為催化劑的酶是一種活性蛋白，而且酶對底物有高度的特異性，因此生物反應過程通常是在常溫、常壓下進行，生物轉化的效率高、副產物少。與需要高溫、高壓條件下的生產過程相比，反應條件大為簡化，而且投資小、費用少、消耗低，且效果好、過程穩定、操作簡便。 該扇相籠韌馳遍梯膽伐順某炬耕坯語桐優潤偵乘狀妖厭購森嶺勁沂菠巒玲食品生物技術緒論食品生物技術緒論第40頁，共46頁。4. 用生

27、物制品取代化學藥物、人工合成物等，有助于把人類活動產生的環境污染降至最低水平，使經濟發展進入可持續發展的軌道。當前最具代表性的是生物可降解的食品包裝材料、薄膜，還有生物農藥、農用化學品等 槍淫永焙的址訃九右袒昏葵婉虐絮節熬勺歹削嘎爪蝎姓尺爹委寬姻袱象糧食品生物技術緒論食品生物技術緒論第41頁，共46頁。（九）在食品組分的改性及加工中的應用食品組分的功能性質對其食用價值具有重要的影響。酶制劑可用于食品中的蛋白質、碳水化合物和脂肪的改性。 例如，蛋白酶可以改善蛋白質的溶解性；新型食品酶制劑轉谷氨酰胺酶可以使蛋白質分子間發生交聯，因而可用于增加大豆蛋白的膠凝性能，使其具有更好的加工品質。 甭劊贖骸挽鏟狹帝秉朝紋因灶壇隨戳藻疤峪越凱氟乘毖嗚邦霞冪妹諸缽肌食品生物技術緒論食品生物技術緒論第42頁，共46頁。在食品加工過程中，通過適當、適量地添加一些酶類，可以改善產品的色澤，風味和質構，如用葡萄糖氧化酶可去除蛋液中的葡萄糖，改善蛋制品的色澤；葡萄糖苷酶