现代食品技术

生物技术：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。生物技术是人们利用微生物、动植物体对物质原料进行加工，以提供产品来为社会服务的技术。它主要包括发酵技术和现代生物技术。

传统生物技术：酿造技术和发酵技术

现代生物技术：以重组DNA技术为核心，其研究内容包括：

①重组DNA技术及其他转基因技术；②细胞和原生质融合技术；③酶和细胞固定化技术；

④植物脱毒和快速繁殖技术；⑤动物和植物细胞大量培养技术；⑥动物胚胎工程技术；⑦现代微生物发酵技术(高密度发酵、连续发酵和其他新型发酵技术)；⑧现代生物反应工程和分离工程；⑨蛋白质工程；⑩分子进化工程

生物技术的构成：基因工程，酶工程，蛋白质工程，细胞工程，发酵工程

生物技术研究和应用：现代生物制药与医药领域，农业领域，食品工业领域，环境工程领域

食品生物技术的基本特征：

食品生物技术(food biotechnology) 是生物技术在食品原料生产、加工和制造中应用的一个学科。它包括了食品发酵和酿造等最古老的生物技术加工过程，也包括了应用现代生物技术来改良食品原料的加工品质的基因、生产高质量的农产品、制造食品添加剂、植物和动物细胞的培养以及与食品加工和制造相关的其他生物技术，如酶工程、蛋白质工程和酶分子的进化工程等。

因此，现代食品生物技术是现代生物技术与食品科学技术相互渗透而形成的一门交叉学科。

食品生物技术的研究内容：

①通过基因工程和细胞工程改善食品原料农产品的品质和提高产量

②利用基因工程、发酵工程生产用于农产品保鲜的“绿色”抗氧化剂、防腐剂等

③通过基因工程、发酵工程、酶工程、蛋白质工程和分子进化工程使食品加工工艺高效化，提高食品的附加值，提高农产品的利用率，以及提高食品的保健功能

④利用基因工程、酶工程和发酵工程减少食品的损失、提高食品质量管理的效率和保证食品质量和安全性

⑤通过发酵工程和酶工程处理废弃物，提高资源的利用率并减少环境污染

现代食品生物技术的作用：

（一）现代食品生物技术对人类健康和营养的影响

营养水平；健康水平；提高水果和蔬菜的货架期；预防疾病；增加农产品的附加值等（二）现代食品生物技术对经济发展和环境的影响

缓解粮食短缺问题；提高农产品质量和产量；改进作物抗逆性特性；增加农产品的附加值，促进经济发展；污水处理，改善环境等

基因工程：也就是DNA重组技术，是用人工的方法把不同生物的遗传物质（基因）分离出来，在体外进行剪切、拼接、重组，形成重组体，然后再把重组体引入宿主细胞中得以高效

表达，最终获得人们所需要的基因产物。

基因工程研究的理论依据：

(1)不同基因具有相同的物质基础:具有遗传功能的特定核苷酸序列的DNA片段

(2)基因是可切割的：大多数基因彼此之间存在着间隔序列

(3)基因是可以转移的：基因可在不同生物之间转移，或在染色体DNA上移动

(4)多肽与基因之间存在对应关系：普遍认为，一种多肽就有一种相应的基因

(5)遗传密码是通用的：一系列三联密码子同氨基酸之间的对应关系，在所有生物中都是相同的

(6)基因可通过复制把遗传信息传递给下一代：经重组的基因一般来说是能传代的

限制性内切酶的定义

是一类能识别双链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基团和5’-P基团的DNA片段的内切脱氧核糖核酸酶。

至今发现的限制性内切酶有三种类型，各具特性，基因工程操作中真正有用的是II型酶。

限制性内切酶在双链DNA上能够识别的核苷酸序列被称为识别序列。

II型限制性内切酶的主要用途

(1) 在特异位点上切割DNA，产生特异的限制酶切割的DNA片段。

对于核苷酸序列已知的DNA分子，可利用此法直接分离目的基因。

(2) 建立DNA分子的限制性内切酶物理图谱

(3) 构建基因文库

基因工程中，需要将某种生物的全部基因组的遗传信息，贮存在可以长期保存的稳定的重组体中，以备需要时随时能够应用。这种保存基因组遗传信息的材料(受体细胞)，就称为基因文库。

(4)用限制酶切出相同的黏性末端，以便重组DNA。

DNA连接酶的定义

能将两段DNA拼接起来的酶称为DNA连接酶。该酶催化DNA相邻的5‘磷酸基团和3’羟基末端之间形成磷酸二酯键，将DNA单链缺口封合起来。

DNA聚合酶的定义

具有催化DNA体外合成反应作用的酶称为DNA聚合酶。这类酶的特点在于，能够把脱氧核苷酸连续地加到双链DNA分子引物链的3’-OH末端，催化核苷酸的聚合作用。DNA聚合酶作用时大多都需要模板，合成产物的序列与模板互补。

理想的基因工程载体应具备的特征

(1)具有复制起点，能携带外源DNA片段进入受体细胞，进行稳定的DNA自我/同步复制

(2)具有标记基因

(3) 具有若干限制酶的单一识别位点

(4) 具有较高的外源DNA的载装能力

获得目的基因的途径：酶切直接分离法、印迹法、PCR扩增法和化学合成法等。

基因工程在食品产业中的应用：改造食品微生物，改善食品原料的品质，生产功能性食品

（狭义）生物化学上发酵:指微生物在无氧条件下，分解各种有机物质产生能量的一种方式。（广义）工业上所称的发酵:泛指利用微生物细胞制造某些产品或净化环境的过程，它包括厌氧培养的生产过程，如酒精、丙酮、丁醇、乳酸等，以及通气（有氧）培养的生产过程，如抗生素、氨基酸、酶制剂等的生产。

发酵工程的概念：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。

发酵工程的特点：1、发酵过程一般都是在常温常压下进行的生物化学反应，反应安全，要求条件比较简单。

2、发酵所用的原料简单粗放。

3、发酵过程反应的专一性强，可以得到较为单一的代谢产物。

4、发酵过程中对杂菌污染的防治至关重要。

5、能够专一性地和高度选择性地对某些较为复杂的化合物进行特定部位地氧化、还原等化学转化反应，也可以产生比较复杂的高分子化合物。

6、通过变异和菌种筛选，可以获得高产的优良微生物菌种，使生产设备得到充分利用，也可以获得按常规方法难以生产的产品。

7、工业发酵与其他工业相比，投资少，见效快，并可以取得显著的经济效益。

发酵工程的内容：1、以菌体为产品的发酵；2、以微生物的酶为产品的发酵；3、以微生物的代谢产物为产品的发酵；4、产品的转化发酵

发酵工业的发展史：

天然发酵阶段（古代-1900年）

纯培养技术的建立（1905年-）

通气搅拌发酵技术的建立（1940年-）

开拓发酵原料时期（1960年-）

基因工程阶段（1979-）

发酵工程的发展趋势：

1) 利用遗传工程等先进技术，人工选育和改良菌种，使微生物细胞按照人类的需要合成某些产品；

2)采用发酵技术进行高等动植物细胞培养；

3)按照微生物生理和代谢特性以及产物的合成途径进行发酵条件调控；

4)在工程方面，开发和采用大型节能高效的发酵装置，自动控制将成为发酵生产控制的主要手段，从而使发酵工业朝着模拟化、自动化、最优化方向发展；

5) 固定化技术广泛应用；

6)将生物技术理论广泛地用于发酵工程。