生物技術在食品工業中的應用

段素娟陳東超李素芳尹小瑩鄒平張佳慧主要內容

生物技術在食品工業中的應用概況生物技術手段生物技術應用領域四未來應用前景2一生物技術在食品工業中的應用概況

生物技術是對生命有機體進行加工改造和利用的技術，它是21世紀高新技術的核心之一。目前，生物技術已被應用于工農業、食品加工、醫療保健等眾多領域中。而食品生物技術是生物技術的重要分支學科，主要指生物技術在食品工業中的應用。生物技術在食品工業中又有哪些應用？生物技術在食品工業中應用主要體現在四個方面：

1.是利用基因工程、細胞工程技術對食品資源的改造和改良；2.是利用發酵工程、酶工程技術將農副原材料加工制成商品，如調味品、酒類、酸奶等發酵制品；3.是利用這些生物技術產品進行二次開發，形成新的產品，如高果糖漿，食用添加劑等；4.是利用酶工藝、發酵技術、生物反應器等對傳統食品加工工藝進行改造，降低能耗、提高產率、改善食品品質等。另外，在食品生產相關領域如食品包裝、食品檢測等方面，食品生物技術也得到越來越廣泛的應用。所以生物技術在食品領域的應用有著廣闊的市場和發展前景。二生物技術手段

生物技術包括基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程、蛋白質工程5個方面。該技術是應用生物體（微生物、動物細胞、植物細胞）或其組成部分（細胞器、酶）在最適宜條件下，生產有價值的產物或進行有益過程的技術。技術路線如下基因工程微生物蛋白質或酶動植物個體或細胞工程菌發酵工程蛋白質或酶工程特定產品細胞工程優良品系（一）基因工程基因工程是以分子遺傳學為基礎，以DNA重組技術（克隆技術）為手段，用人工的方法把不同生物的遺傳物質（基因）分離出來，在體外進行剪切、組合、拼裝，形成基因重組體，然后把重組體引入宿主細胞內或個體中以得到高效表達，最終獲得人們所需要的基因產物，實現動物、植物、微生物等物種之間的基因轉移，或DNA重組，達到食品原料或微生物的改良。主要應用:1.優化食品生物資源及食品品質2.改良食品工業菌種1優化食品生物資源及食品品質

基因工程應用a.植物食品原料的生產，可進行品種改良、新品種開發與原料增產，如選育抗病植物、耐除草劑植物、抗蟲性或抗病毒植物、耐鹽或耐旱植物等，使食品原料的供應更加多樣。9、要學生做的事，教職員躬親共做；要學生學的知識，教職員躬親共學；要學生守的規則，教職員躬親共守。9月-239月-23Wednesday,September13,202310、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。08:18:1508:18:1508:189/13/20238:18:15AM11、一個好的教師，是一個懂得心理學和教育學的人。9月-2308:18:1508:18Sep-2313-Sep-2312、要記住，你不僅是教課的教師，也是學生的教育者，生活的導師和道德的引路人。08:18:1508:18:1508:18Wednesday,September13,202313、Hewhoseizetherightmoment,istherightman.誰把握機遇，誰就心想事成。9月-239月-2308:18:1508:18:15September13,202314、誰要是自己還沒有發展培養和教育好，他就不能發展培養和教育別人。13九月20238:18:15上午08:18:159月-2315、一年之計，莫如樹谷；十年之計，莫如樹木；終身之計，莫如樹人。九月238:18上午9月-2308:18September13,202316、提出一個問題往往比解決一個更重要。因為解決問題也許僅是一個數學上或實驗上的技能而已，而提出新的問題，卻需要有創造性的想像力，而且標志著科學的真正進步。2023/9/138:18:1508:18:1513September202317、兒童是中心，教育的措施便圍繞他們而組織起來。8:18:15上午8:18上午08:18:159月-232、Ourdestinyoffersnotonlythecupofdespair,butthechaliceofopportunity.(RichardNixon,AmericanPresident)命運給予我們的不是失望之酒，而是機會之杯。二〇二一年六月十七日2021年6月17日星期四3、Patienceisbitter,butitsfruitissweet.(JeanJacquesRousseau,Frenchthinker)忍耐是痛苦的，但它的果實是甜蜜的。10:516.17.202110:516.17.202110:5110:51:196.17.202110:516.17.20214、Allthatyoudo,dowithyourmight;thingsdonebyhalvesareneverdoneright.----R.H.Stoddard,Americanpoet做一切事都應盡力而為，半途而廢永遠不行6.17.20216.17.202110:5110:5110:51:1910:51:195、Youhavetobelieveinyourself.That'sthesecretofsuccess.----CharlesChaplin人必須相信自己，這是成功的秘訣。-Thursday,June17,2021June21Thursday,June17,20216/17/2021

1優化食品生物資源及食品品質

b.改善食品品質，可以通過基因工程改變酶的性質，生產食品結構改良劑；c.氨基酸的生產，進行氨基酸的工業化生產；d.天然食品防腐劑的大量生產，主要包括殺菌肽、防御素等；e.食品工業中新型蛋白質、單細胞蛋白、維生素酶制劑、微生物多糖、淀粉糖的生產。2改良食品工業菌種

a.基因工程應用于微生物育種：食品工業如酒類、醬油、食醋、發酵乳制品等的發展，關鍵在于是否有優良的微生物菌種，將基因工程應用于微生物育種，從事發酵菌種的改良研究，已經成為改良食品工業菌種的一個重要途徑。例如，利用基因工程技術培育出新的釀酒酵母菌株用以改進傳統的釀酒工藝，在啤酒酵母的改良中，將α-乙酰乳酸脫羧酶基因克隆到啤酒酵母中進行表達，可降低啤酒雙乙酰含量而改善啤酒風味；選育出分解β-葡萄糖和糊精的啤酒酵母，能夠明顯提高麥芽汁的分解率并改善啤酒質量；構建具有優良嗜殺其他茵類活性的嗜殺啤酒酵母已成為純種發酵的重要措施。b.基因工程技術還可以與食品衛生分析檢測結合。例如，采用基因探針技術檢測有害微生物具有特異性強、靈敏度高和操作簡便、省時等優點，通過考查待測樣品與標記性DNA探針能否形成雜交分子，即可判斷樣品中是否含有此種微生物，并且還可以通過測定放射性強度以考查樣品中微生物數量。（二）蛋白質工程

1提高其應用價值蛋白質工程是利用X-射線衍射和電子計算機圖像顯示計算，確定天然蛋白質的三維構想和活性部位，分析設計需要改造的氨基酸殘基，然后采用基因定位突變的方法，修飾或人工合成基因，按照設計改造天然蛋白質或酶，提高其應用價值。2生產新型功能性食品蛋白質工程可以按照人類的需求創造出原來不曾有過、具有不同功能的蛋白質及其新產品，或生產具有特定氨基酸順序、高級結構、理化性質和生理功能的新型蛋白質，可以定向改造酶的性能，生產新型功能性食品。1改善凝乳酶性質

在干酪加工中，凝乳酶作為重要的凝結劑而被廣泛應用。市場生產凝乳酶的缺點：酶類在特異性、凝結活性、蛋白分解活性、最適pH值、熱穩定性等性質上與天然凝乳酶有一定的差異，因此在食品加工中易引起產量降低和成熟中出現不良風味。在凝乳酶蛋白質工程技術的研究優點，目前已經在解釋酶的某些結構與功能性質、基團與功能性質、酶的翻譯和激活等方面取得了一定進展，在改變酶的某些性質方面取得了一定效果。這項工程可以潛在地增強和優化凝乳酶的各項酶學性質，為凝乳酶資源的開發和在食品加工中的合理利用帶來了光明的前景。2研究和優化纖維素酶的性質

纖維素酶是糖苷水解酶的一種，它可以將纖維素水解成單糖，進而發酵成乙醇，從而解決農業、再生能源以及環境污染等問題。為了更好地利用纖維素，愈來愈多的國內外學者開始關注纖維素酶的研究。蛋白質工程作為一種工具用來研究纖維素酶的催化機制，主要包括：潛在活性中心氨基酸殘基進行基因定點突變；體外分子定向進化和對定點突變酶進行動力學分析。通常采用基因定點突變技術對典型纖維素酶家族序列不變殘基和三維構像進行確認，并通過設計新的三維復合體來對酶進行修整和探索。（三）細胞工程

細胞工程是在細胞水平上改造生物遺傳特性和生產性能，以獲得特定的細胞、細胞產品或新生物體的技術。包括細胞融合、細胞培養及細胞核移植等。利用細胞雜交、細胞培養等技術可獲得遺傳性狀有所改良的新菌株或動植物細胞、生產食品添加劑與酶制劑等。主要應用：1細胞工程育種2細胞培養1細胞工程育種

在細胞水平上的原生質體制備與融合有利于實現遠緣遺傳物質的直接交換，促進遺傳資源的創新。有研究者利用曲霉種間的原生質體融合獲得了比親本菌株淀粉酶產量提高114~204.81%，且耐高溫性能也有所提高的新菌株。再如，大多數難以栽培的食用菌都與植物有共生或寄生關系，人工栽培出菇問題一直無法解決，原生質體融合技術則可以去除細胞壁的屏障，實現遠緣雜交，為難以人工栽培的食用菌育種提供了新方法。2細胞培養利用細胞工程技術生產生物來源的天然食品或天然食品添加劑，是細胞工程的一個重要領域，應用范圍包括生產天然藥物（人參皂苷、紫杉醇、長春堿等）、食品添加劑（花青素、胡蘿卜素、紫草色素、天然香料等）和酶制劑（SOD酶、木瓜蛋白酶等）。典型的應用是用于味精生產的優良谷氨酸生產菌的育種，繼而出現的必需氨基酸生產菌株的育種都應用到細胞融合技術。如L-蘇氨酸和L-賴氨酸均已用于生產；醬油曲霉菌經細胞融合技術選育后，醬油的品質明顯提高。另外，酒精酵母、酶制劑生產菌的育種多采用細胞工程技術，均得到了非凡的成果，在食用酒精和食品專用酶的生產中發揮了巨大的效能。在實驗室利用細胞工程技術生產天然食品或添加劑已取得了很好的成果，為工業生產開辟了很好的前景。(四）酶工程

酶工程是指利用酶、細胞或細胞器等具有的特異催化功能，借助生物反應裝置和通過一定的工藝手段生產出人類所需要產品。酶工程在食品工程中的應用技術已經比較成熟，包括各種酶的開發和生產、酶的分離和純化、酶或細胞的固定化技術、固定化酶反應器的研制以及酶的應用等。主要應用：1開發新型食品添加劑2在食品保鮮中的應用3食品分析和檢測中的應用

1開發新型食品添加劑例如，甜菊苷是一種非營養型功能性甜味劑。甜菊苷具有輕微的苦澀味，通過酶法改質后可除去苦澀味，從而改善了其風味。甘草中所含的甜味物質甘草苷是一種功能性甜味劑，具有補脾益氣、解毒保肝、潤肺止咳的功效。甘草苷經β-葡糖苷酸酶處理，生成單葡糖苷酶基甘草酸，其甜度為甘草甜素的5倍，是高甜度的甜味劑和解毒劑。近年來在發達國家，酶工程加快了新酶源的開發，使功能性食品添加劑，如營養強化劑、低熱量的甜味劑、食用纖維和脂肪替代品等得到迅速發展。2在食品保鮮中的應用酶制劑保鮮技術是利用酶的催化作用，防止或消除外界因素對食品的不良影響，從而保持食品原有的優良品質與特性的技術。例如葡萄糖氧化酶加在瓶裝飲料中，吸去瓶頸空隙中氧而延長保鮮期；溶菌酶對革蘭氏陽性菌有較強的溶菌作用，可用于肉制品、干酪、水產品、乳制品、水果等的保鮮，且具無毒性、底物專一、高度催化、作用條件溫和等優點。3食品分析和檢測中的應用由于酶具有特異性，因此，也適合于動植物化學組分的定性和定量分析。此外，在食品中加入一種或幾種酶，根據它們作用于食品中某些組分的結果，可以評價食品的質量，這是一種十分簡便的方法。（五）發酵工程

發酵工程是指采用工程技術手段，利用微生物和有活性離體酶的某些功能，為人類生產有用的生物產品，或者直接用微生物參與控制某些生產的一種技術?，F代發酵工程包括微生物資源的開發利用、微生物菌種的選育固定化細胞技術、生物反應器設計、發酵條件的利用及自動化控制、發酵產品的分離與提純等技術。發酵工程技術涉及到新食品配料、食品加工催化劑、飲料穩定劑、D-氨基酸及其衍生物制造等諸多食品工業領域。一改造傳統食品加工工藝二開發大型真菌一改造傳統食品加工工藝

不足：從植物中萃取食品添加劑不僅成本高，而且來源有限。化學合成法生產食品添加劑雖然成本低，但是化學合成率低、周期長，而且可能危害人體健康。因此，生物技術，尤其是發酵工程技術成為食品添加劑生產的首選方法。目前，利用微生物發酵生產的食品添加劑主要有Vc、VB12、VB2、甜味劑、增香劑和色素等。發酵工程生產的天然色素、天然新型香味劑正在逐步取代人工合成的色素和香精。二開發大型真菌

一些藥用真菌，如靈芝、冬蟲夏草、茯苓等，含有調節機體免疫功能、抗癌、防衰老的有效成分，是發展功能性食品的一個重要原料來源。靈芝冬蟲夏草27茯苓28對于這些名貴的藥用真菌，一方面可通過野外采摘和人工種植相結合的方式進行資源收集，但是這種方式的產量低，易受天氣和季節的影響；另一方面，則可以通過發酵途徑實現工業化生產。例如河北省科學院微生物研究所等篩選出了繁殖快、生物量高的優良靈芝菌株，應用于深層液體發酵研究并取得了成功，建立了一整套發酵和提取新工藝，為研制功能性食品提供更為廣闊的藥材原料。發酵培養蟲草菌也在中國醫學科學院藥物研究所實現，分析其產品的化學成分和藥理功效，與天然冬蟲夏草基本一致。六生物技術在食品生產相關領域的應用

在食品包裝貯藏中的應用：用生物技術能開發出新型的保鮮和包裝材料，替代傳統的防腐劑和包裝材料。生物技術在食品檢測中的應用：現代生物技術使食品檢測實現了快速、準確、成本低的愿望。在食品衛生檢驗中應用的幾種典型的生物技術主要包括基因探針技術、PCR技術、生物傳感器技術和免疫法。

3按照需要的目的構建工程菌。六生物技術在食品生產相關領域的應用利用生物技術手段生產保健食品功能成分。如L-肉堿、活性多肽、抗體等。為保健食品工業發展提供充足的原材料。5應用生物技術解決食品工業生產中的環保問題：在控制水污染、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、環境友好材料的合成、污染環境的修復以及清潔生產等與食品工業可持續發展密切相關的各個方面生物技術均發揮著極其重要的作用。四未來應用前景生物技術是一門新興的高新技術。對解決人類面臨的食物、資源、健康、環境等重大問題發揮著越來越重要的作用。隨著研究的不斷深入，生物技術正在深刻地改變著經濟、生活以及應用科學的發展進程。各國也將此作為重點發展的領域。相信不久的將來。生物技術必能克服種種技術困難和經濟因素，為食品工業的上、中、下游，即食品資源改造、食品生產工藝改良及加工品的包裝、貯運、檢測等方面的發展開拓更為廣闊的前景。

而其中的綠色食品在我國的發展狀況與前景又怎樣呢？a.發展狀況：中國綠色食品形成了一定的生產和貿易規模。截止2006年12月,全國有效使用綠色食品標志企業總數達到4615家,產品總數達到12868個。我國綠色食品在保持較快發展速度的同時,產品質量合格率穩中有升,產業水平不斷提升,品牌效應日益增強。我國綠色食品年產量達7200萬噸,產品年銷售額突破1500億元,出口額19.6億美元。在中國農產品出口貿易面臨國際“綠色壁壘”挑戰的嚴峻形勢下,綠色食品出口成為了農產品貿易的亮點和熱點,出口規模、出口產品類別和出口區域都在不斷增加。但是,中國出口的綠色食品主要是AA級,而生產量占絕對優勢的A級綠色食品,因生產環節允許限量使用限定的化學合成物質等而不被國外認可,所以,我國綠色食品還難以大規模走向國際市場。AA級A級b.我國綠色食品發展前景：目前,我國各省市都在大力發展綠色食品,各地都成立了綠色食品辦,旨在加強本地綠色食品的開發與管理。但是我國綠色食品的主產區仍集中在東北與西部省份,各地區發展很不平衡。黑龍江省是我國綠色食品大省,其產量一直穩居全國第一,被國家綠色食品發展中心等有關部門譽為“行業龍頭”。在我國綠色食品資源豐富,開發潛力大,無論從國內綠色食品銷售前景來看,還是從國際需求量來看,發展我國綠色食品意義重大,，前景廣闊,應從“戰略制高點”和新的“經濟增長點”的高度來謀求我國綠色食品的發展與壯大。

現如今，轉基因食品又是一大熱潮，且已經深入人們的生活中。在這給大家提供幾張有趣的圖片已引起同學們的興趣與思考！Thankyou!9、春去春又回，新桃換舊符。在那桃花盛開的地方，在這醉人芬芳的季節，愿你生活像春天一樣陽光，心情像桃花一樣美麗，日子像桃子一樣甜蜜。9月-239月-23Wednesday