生物技术与食品1

8.1 生物技术与食品生产
8.1.6 转基因食品
基因工程的应用
生物技术与食品
8.1.6 转基因食品
生物技术与食品
基因工程的应用
• 即以DNA重组技术或克隆技术为手段，实现动物、 植物、微生物的基因转移或DNA重组，以改良食 品原料或食品微生物。如利用基因工程技术改良 食品加工的原料、改良微生物菌种的性能、生产 酶制剂、生产保健食品的有效成分等。
8.5.2现代生物技术在未来食品工业上的应用
生物技术与食品
• 开发某些虫类高蛋白食品
昆虫蛋白质也是优质的新食物源，如中华稻蝗的蛋白质
含量占虫体干重的73.5％，其氨基酸组成与鸡蛋蛋白相似 被称为完全蛋白。还有蟋蟀、蝉、蝴蝶、蚂蚁的蛋白质分 别占干重的75%、72％、71%和67％，都具有食用价值， 完全可以开发。苍蝇的幼虫（蛆）富含62％左右的蛋白质 及各种氨基酸，从蛆壳中还可以提取纯度很高的几丁质。 可以说，昆虫食物是人类较为理想的高营养食品，有望成 为人类重要的保健食物来源，利用生物技术开发昆虫类高 蛋白食品具有广阔的前景。
➢ 麦秸、稻草、豆秸、木屑、枝叶、玉米秆、薯蔓等植物纤维 素资源，通过生物转化，生产一些重要的生物产品。
8 生物技术与食品
8.2 生物技术与食品包装
8.2.1酶工程在食品包装中的应用
•
葡萄糖氧化酶
消除氧化
•
溶菌酶
消除微生物繁殖
•
转谷氨酰胺酶
食品小分子的结合
生物技术与食品
8.2 生物技术与食品包装
8 生物技术与食品
生物技术与食品
8.1 生物技术与食品生产
8.1.1单细胞蛋白（single cell protein, SCP） – 蛋白质的需求 – 单细胞蛋白（SCP）的生产 能源物质、工农业废弃物、藻类 – SCP的可接受程度及其毒理
8 生物技术与食品
生物技术与食品
用微生物生产SCP的优点
8.5.2现代生物技术在未来食品工业上的应用
生物技术与食品
– 发展微生物的保健食品
微生物食品有着悠久的历史，酱油、食醋、 饮料、酒、蘑菇等属于这个领域，它们与双歧杆 菌饮料、酵母片剂、发酵乳制品等微生物医疗保 健品一样，有着巨大的发展潜力。利用微生物生 产食品具有独特的特点，繁殖过程快，在一定条 件下可大规模生产，要求营养物质简单。食用菌 的投入与产出比高于其他经济作物，食用菌不仅 营养丰富，还含有许多保健功能成分，应大力发 展食用菌保健食品。
生物技术与食品
8.1 生物技术与食品生产
8.1.5 其他食品添加剂
–醋 – 食用有机酸 – 氨基酸和维生素 – 低聚糖 – 调味剂或调味增强剂
生物技术与食品
8.1.5 其他食品添加剂
生物技术与食品
利用生物技术，特别是发酵工程技术生产食品添加剂
– 甜味剂中的木糖醇、甘露糖醇、阿拉伯糖醇、甜味多肽等； – 酸味剂中的L-苹果酸、L-琥珀酸等； – 氨基酸中各种必需氨基酸； – 增稠剂中的黄原胶、普鱼兰、茁霉多糖、热凝性多糖等； – 风味剂中的多种核苷酸、琥珀酸钠、香茅醇、双乙酰； – 芳香剂中的脂肪酸酯、异丁醇等； – 色素中的类胡萝卜素、红曲色素、虾青素、番茄红素等； – 维生素中的维生素C、维生素B12、核黄素、肉碱； – 生物活性添加剂中的各种保键活菌、活性多肽等 – 防腐剂中的乳链菌肽、杀菌肽、爪蟾抗菌肽、防御素等。
8.5.2现代生物技术在未来食品工业上的应用
生物技术与食品
– 螺旋藻食品
螺旋藻是世界是最早的海洋天然藻类生物， 富含人体所需18种氨基酸，54种微量元素，多 种维生素及亚麻酸、亚油酸和多种天然藻类蛋 白质，是人和动物理想的纯天然的优质蛋白质 食品。联合国粮农组织已将螺旋藻列入21世纪 人类食品资源开发计划，我国也将螺旋藻的研 发列为工作重点。
8.1 生物技术与食品生产
8.1.2食品和饮料的发酵生产
– 酒精饮料 葡萄酒 采摘、分离、压榨、发酵、装瓶 啤酒 制麦芽、制浆、发酵、加工成熟
生物技术与食品
8.1 生物技术与食品生产
8.1.2食品和饮料的发酵生产
生物技术与食品
– 奶制品
乳酸杆菌 凝乳酶 保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌
Hale Waihona Puke Baidu
8.1 生物技术与食品生产
– 大力开发食品添加剂新品种
根据国际上对食品添加剂的要求，今后要从 两个方面加大开发的力度，
– 用生物法代替化学合成的食品添加剂，迫切需 要开发的有保鲜剂、香精香料、防腐剂、天然 色素等。
– 要大力开发功能性食品添加剂，如具有免疫调 节、延缓衰老、抗疲劳、耐缺氧、抗辐射、调 节血脂、调整肠胃功能性组分。
8.1 生物技术与食品生产
8.1.4 新型甜味剂
传统的和替代的甜味剂的甜度比较
产品
蔗糖 55%高果糖浆
Cyclamate 安赛蜜(Acesulfame K) 阿斯巴甜(Aspartame)
糖精 天丙甲酯 Thaumatin蛋白
相对甜度
1.0 1.4 50 150 200 300~650 2000 3000
8.5.2现代生物技术在未来食品工业上的应用
生物技术与食品
展望21世纪食品的发展，未来生物技 术不仅有助于实现食品的多样化，而且有 助于生产特定的营养保健食品，进而治病 健身。在与环境协调方面，生物技术还有 助于食品工业的可持续发展。
8 生物技术与食品
复习思考题
生物技术与食品
1. 什么是单细胞蛋白？简述它的几种来源。 2. 举例说明食品发酵的用途。 3. 谈谈现代生物技术在食品包装上的应用。 4. 食品检测中生物技术的应用有哪些？ 5. 你对转基因食品有什么看法？ 6. 谈谈现代生物技术在食品工业上的应用和发展
PHB （聚β-羟基丁酸）
可生物降解材料
生物技术与食品
8.2 生物技术与食品包装
生物技术与食品
8.2.3包装检测指示剂在食品包装中的应用
氧敏性染料——气调包装 肌红蛋白指示剂——食品微生物质量
8.2 生物技术与食品包装
生物技术与食品
8.2.4生物信息技术在包装检测中的应用
生物芯片 毒理分析与检测
生物技术与食品
8 生物技术与食品
生物技术与食品
8.5 生物技术与未来食品工业
8.5.1新时代食品工业呈现的新特点
– 食品生产模式发生“绿色位移” – 食品加工“重心前移” – “食品安全”的内涵发生变化 – 食品产业实现综合利用和零排放
8.5 生物技术与未来食品工业
生物技术与食品
8.5.2现代生物技术在未来食品工业上的应用
• 利用生物技术制造有特殊功能的包装材料
– 包装纸、包装膜中加入生物酶,使其具有抗氧化、杀菌、 延长食品反应速度等。
• 利用生物技术改变食物贮藏方式和贮藏期
– 如利用基因工程技术生产耐贮番茄等，延长货架期。
8 生物技术与食品
8.2 生物技术与食品包装
8.2.2基因工程在食品包装中的应用
•
PHA（聚β-羟基脂肪酸）
8.1.2食品和饮料的发酵生产
– 蔬菜发酵（腌制） 乳酸杆菌 温度 盐浓度 空气
生物技术与食品
8.1 生物技术与食品生产
8.1.2食品和饮料的发酵生产
– 谷类食品发酵 酵母
生物技术与食品
8.1 生物技术与食品生产
8.1.2食品和饮料的发酵生产
– 豆类发酵
生物技术与食品
8.1 生物技术与食品生产
生物技术与食品
8.4 转基因食品的检测
8.4.2转基因食品的ELISA检测
生物技术与食品
转基因食品也可以 通过转基因的表达产 物——蛋白质进行检 测，ELISA方法是检 测转基因作物中的重 组蛋白产物的常用方 法。
8.4 转基因食品的检测
8.4.3转基因食品的生物芯片检测
基因芯片具有高通 量且能并行检测的优 点, 仅靠一个实验就能 筛选出大量的各种转 基因食品, 被认为是最 具潜力的检测手段之 一。
– 利用基因工程的DNA指纹技术可以鉴定食品原料 和终端产品是否掺假，检测谷物、坚果、牛奶中 是否含有微量毒素。
– 利用PCR技术可迅速检测是否为转基因食品。
– 利用生物转化、厌氧发酵等方法处理食品工业废 水，达标排放。
8 生物技术与食品
8.4 转基因食品的检测
8.4.1转基因食品的PCR检测
聚合酶链反应(PCR) 技术应用于转基因食 品的检测，其敏感、 快速、简便的特点是 其他检测技术所无法 比拟的。
8 生物技术与食品
生物技术与食品
8.3 生物技术与食品检测
8.3.1免疫学技术的应用 —— ELISA 8.3.2分子生物学技术的应用 —— PCR 8.3.3生物传感器技术的应用
8.3 生物技术与食品检测
生物技术与食品
• 食品质量检测
– 如用固定化酶技术制备酶电极、酶试纸，可以快 速简便地检测食品中的化学成分。
趋势。
• 通过转基因技术制造有利于人类健康的食品或有 效因子。
– 如低胆固醇肉猪、低胆固醇蛋和高特种微量元素蛋、 人类血液代用品、高异黄酮大豆、高胡萝卜素稻米等。
8.1 生物技术与食品生产
生物技术与食品
8.1.7在农副产品深加工和综合利用方面的应用
➢ 选育和推广适宜贮藏加工的品种，以便向食品、医药行业提 供更多易贮藏的工业原料；
1.在最佳条件下，微生物能以惊人的速率生长，有些微生物的生 产量每隔0.5～1h增加1倍。 2.微生物比植物和动物更容易进行遗传操作；它们更适宜于大规 模筛选高生长率的个体，更容易实施转基因技术。 3.微生物有相当高的蛋白质含量，蛋白质的营养价值高。 4.微生物能在相对小的连续发酵反应器中大量培养，占地小，不 依赖气候。 5.微生物的培养基来源很广泛，低廉，特别是利用废料，如有些 微生物能利用植物的“残渣”——纤维素作原料。
生物技术与食品
• 利用生物技术制造一种有利于食品保质的环境
– 如葡萄糖氧化酶能除O2，延长食品的保鲜期，保持食品色、 香、味的稳定性，被应用于茶叶、冰淇淋、奶粉、罐头等 产品的除氧包装；
– 溶菌酶能消除有害微生物的繁殖，而让某些有益菌得以繁 殖，被广泛应用于清酒、乳制品、水产品、香肠、奶油、 生面条等食品中以延长保鲜期。
➢ 玉米的深加工和综合利用，为现有或有待开发的新产品提供 充足的原料；
➢ 肉、奶、水产品的加工利用和肉类保鲜方面，提高综合品质 以及瘦肉、嫩肉和肥肉的综合利用；还有发酵乳制品、双歧 杆菌发酵乳等新产品；分离提取水产品中有效成分，不断推 出保健制品和药物制品；
➢ 绿色食品添加剂的研制与开发，重点在防腐、抗氧化、保鲜、 强化、复合添加剂等方面；
8.1.3 酶与食品加工
食品加工业中应用的酶大部 分是来自特定的微生物，60% 属于蛋白质水解酶类，10%属 于糖水解酶类，3%属于脂肪 水解酶类，其余部分为较特殊 的酶类。
生物技术与食品
8.1.3 酶与食品加工
食品加工业中的主要用酶
生物技术与食品
工业
酿造 奶制品 面包 果蔬加工 淀粉和糖
酶
α淀粉酶﹑β淀粉酶﹑蛋白酶﹑木聚糖酶﹑木瓜蛋白酶﹑淀粉转糖苷酶 动物/微生物凝乳酶﹑乳糖酶﹑脂酶﹑溶菌酶 α淀粉酶﹑木聚糖酶﹑蛋白酶﹑磷酸酯酶A和D﹑脂肪氧合酶 果胶酯酶﹑多聚半乳糖醛酸酶﹑果胶水解酶﹑半纤维素酶 α淀粉酶﹑β淀粉酶﹑淀粉葡萄糖苷酶﹑木聚糖酶﹑异构酶、支链淀粉酶﹑ 寡聚淀粉酶、纤维素酶