食品生物技术概论 廖威 第五章 细胞工程及其在食品工业中的应用PPT课件
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食品生物工程简介PPT课件
介绍
基因工程：又称DNA重组技术。所谓基因工程是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，是将外
源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。
细胞工程：应用现代细胞生物学、发育生物学、遗传学和分子生物学的理论与方法，按照人们的需
要和设计，在细胞水平上的遗传操作，重组细胞结构和内含物，以改变生物的结构和功能。
研究内容： 动植物细胞与组织培养 细胞融合（新的物种或品系、单克隆抗体） 细胞核移植（无性繁殖、克隆动物） 染色体工程（多倍体育种，例：八倍体小黑麦） 胚胎工程（优良品种、试管婴儿） 干细胞与组织工程（胚胎干细胞、组织干细胞） 转基因生物与生物反应器（转基因动物、转基因植物）
植物基因工程
3.
转基因作物
基因工程在医学上的应用
微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。 基因工程药品包括:细胞因子、抗体、疫苗、激素（胰岛素、生长激素、干 扰素）等。
格往往十分昂贵。而微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细
4 讨论与展望
展望
21世纪基因食品的发展，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。
微生物工程：即发酵工程，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工业生产过程的一种技术。
酶工程：是指工业上有目的的设置一定的反应器和反应条件，利用酶的催化功能，在一定条件下催
化化学反应，生产人类需要的产品或服务于其它目的的一门应用技术。
蛋白质工程：蛋白质工程就是通过对蛋白质化学、蛋白质晶体学和蛋白质动力学的研究，获得有关
食品生物技术导论ppt
食品生物技术导论
https://
REPORTING
• 食品生物技术概述 • 食品生物技术的主要技术 • 食品生物技术在食品工业中的应用 • 食品生物技术的安全性 • 未来食品生物技术的发展前景
目录
PART 01
食品生物技术概述
REPORTING
WENKU DESIGN
转基因食品的安全性评估
转基因食品的安全性评估是食品生物技术 安全性评估的重要组成部分，主要评估转 基因食品对人类健康和环境的影响。
经过严格的安全性评估，转基因食品 已被证明是安全的，但仍需继续监测 和评估以确保其安全性和可持续性。
安全性评估的内容包括对转基因食品的成 分、营养价值、毒理学和过敏反应等方面 的评估，以及对环境影响的监测和评估。
纳米技术
03
将纳米材料和纳米技术应用于食品加工和包装，提高食品的保
鲜度和安全性。
食品工业的可持续发展
环保生产
利用生物技术实现食品生产的低能耗、低排放，减少对环境的污 染。
资源循环利用
通过生物技术手段，实现食品生产过程中的废弃物资源化利用， 降低生产成本。
绿色包装
利用可降解、环保的包装材料，减少食品包装对环境的负担。
PART 05
未来食品生物技术的发展 前景
REPORTING
WENKU DESIGN
新技术的研发与应用
基因编辑技术
01
利用CRISPR-Cas9等基因编辑工具，对食品原材料进行精确的
基因改造，提高食品的品质和抗性。
合成生物学
02
通过设计和构建人工生物系统，实现食品原料的高效生产，降
低生产成本，提高产量。
如发酵食品、酶催化等。
食品检测
https://
REPORTING
• 食品生物技术概述 • 食品生物技术的主要技术 • 食品生物技术在食品工业中的应用 • 食品生物技术的安全性 • 未来食品生物技术的发展前景
目录
PART 01
食品生物技术概述
REPORTING
WENKU DESIGN
转基因食品的安全性评估
转基因食品的安全性评估是食品生物技术 安全性评估的重要组成部分，主要评估转 基因食品对人类健康和环境的影响。
经过严格的安全性评估，转基因食品 已被证明是安全的，但仍需继续监测 和评估以确保其安全性和可持续性。
安全性评估的内容包括对转基因食品的成 分、营养价值、毒理学和过敏反应等方面 的评估，以及对环境影响的监测和评估。
纳米技术
03
将纳米材料和纳米技术应用于食品加工和包装，提高食品的保
鲜度和安全性。
食品工业的可持续发展
环保生产
利用生物技术实现食品生产的低能耗、低排放，减少对环境的污 染。
资源循环利用
通过生物技术手段，实现食品生产过程中的废弃物资源化利用， 降低生产成本。
绿色包装
利用可降解、环保的包装材料，减少食品包装对环境的负担。
PART 05
未来食品生物技术的发展 前景
REPORTING
WENKU DESIGN
新技术的研发与应用
基因编辑技术
01
利用CRISPR-Cas9等基因编辑工具，对食品原材料进行精确的
基因改造，提高食品的品质和抗性。
合成生物学
02
通过设计和构建人工生物系统，实现食品原料的高效生产，降
低生产成本，提高产量。
如发酵食品、酶催化等。
食品检测
《食品生物技术》课件
生产新型食品和添加剂
总结词
利用微生物发酵、酶转化等技术生产新型食品和食品添加剂，满足消费者多样化 的需求。
详细描述
通过微生物发酵技术，可生产酸奶、面包、酒类等发酵食品；利用酶转化技术可 将淀粉、蛋白质等转化为葡萄糖、氨基酸等，用于生产甜味剂、调味剂等食品添 加剂。
提高食品加工过程的效率和效益
总结词
感谢观看
基因工程具有高度定向性、可实现大规模生产等 优点，是现代生物工程技术的重要组成部分。
03
食品生物技术在食品工业中的 应用
改进食品原料生产
总结词
通过基因工程、细胞工程和酶工程等技术手段，优化食品原料的生产过程，提 高产量和品质。
详细描述
基因工程可用于改良作物的遗传性状，提高抗病、抗虫和抗逆能力，增加产量 ；细胞工程可用于快速繁殖优质植物，缩短育种周期；酶工程则可利用酶的作 用提高食品原料的提取率和纯度。
20世纪80年代
细胞工程和酶工程在食品工业中得到广泛应用。
20世纪90年代至今
随着生物技术的不断发展，食品生物技术的应用领域不断扩大，成 为食品工业的重要支柱。
02
食品生物技术的主要类型
发酵工程
01
发酵工程定义
发酵工程是利用微生物的特定性状，通过现代化工程技术，在发酵罐或
其他适宜装置中大规模培养微生物，以生产人类所需产品的过程。
合成生物学
通过设计和构建人工生物系统， 实现食品原料的可持续生产，降 低环境影响。
纳米技术
将纳米材料和纳米技术应用于食 品加工和包装，提高食品的保鲜 度和安全性。
改善人类健康和环境的影响
功能性食品
研发富含特定营养成分或具有特定健康功能的食品，满足消费者 对健康的需求。
食品生物技术 PPT课件
R.Franklin & Wilkins在1952
年底拍得了DNA的X-射线衍射照片
1953年，沃森（J.D.Watson）和克里克（H.F.C.Crick）提
出DNA分子是双螺旋结构（double helix），奠定了现代分子
生物学研究的基础。
1962年，Wilkins、 Watson和Crick获的诺贝尔医学和生理学奖
细菌的发现
我们已经知道,单个的细
菌是十分微小的,它们的 奥秘是怎样被发现的? 细菌的发现者是谁? 他为什么能发现细菌?
细菌的发现者是谁?
17世纪的荷兰人列文虎克并非职业科学家，但是他 十分热衷自己制造显微镜 经过几年的努力，他制造了能放大300倍的显微镜， 是世界先进水平
他为什么能发现细菌?
二、生物技术的构成
基因工程 细胞工程 酶工程 蛋白质工程 发酵工程
（一）基因工程（Gene engineering）
是20世纪70年代以后兴起的一门新技术，也称 DNA重组技术
主要原理：以分子遗传学为基础，利用人工方 法把生物的遗传物质分离出来，在体外进行切 割、拼接和重组。然后将重组的DNA导入某种宿 主细胞中，从而改变它们的遗传性质。这种创 造新生物并赋予新生物以特殊功能的过程称为 基因工程
杂志》(18)158-168。这对重新发现孟德尔法则起了
重要的作用。
（3）奥地利维也纳农业大学的讲师切尔迈克(Tschermak)
他也作了豌豆杂交试验，发现了分离现象，撰写了
“关于豌豆的人工杂交”的讲师就职论文，清样出来后 他读到了狄夫瑞和斯科伦斯的论文，于是急忙投寄论文 摘要，于1900，6,24日也发表在《德国植物学会杂志》。 三个人的工作都发表在《德国植物学会杂志》，都证实 了孟德尔法则。 以上3位植物学家几乎同时证明了孟德尔遗传规律，
食品微生物学绪论精美ppt演示课件
34
一、食品微生物学
研究在食品生产、加工、储存、运输、销售等各 个环节中涉及的微生物类型及形态特征（细菌、 放线菌、酵母菌、霉菌、病毒），生物学特性 （生理特性、遗传特性、生态学特点）。主要内 容包括： 与食品有关的微生物活动规律； 有益微生物的利用； 有害微生物的控制； 检测食品中微生物的方法及指标的制定。
32
3、微生物学的发展时期
发展期
1897年德国人E.Buchner用无细胞酵母压榨汁中的 “酒化酶”（zymase）对葡萄糖进行酒精发酵成功， 从而开创了微生物生化研究的新时代，此后，微生物 生理、代谢研究就蓬勃开展了起来。
33
第三节 食品微生物学的研究内容
The research contents of the food microbiology
原核生物
真菌
2μm~1m
真核生物
原生动物
2~1000μm
真核生物
藻类
1μm至几米
真核生物
8
μm级需要借助光学显微镜观察
9
nm级需要借助电子显微镜观察。
10
肉眼可观察到微生物聚集的群体－菌落
11
12
13
结构简单
单细胞 简单的多细胞 有些甚至没有细胞，只有蛋白质外壳包
围着的遗传物质，有些如引起疯牛病的 朊病毒仅为蛋白质颗粒
轻工业出版社 医学微生物学，冯树异、程松高、吴光照，北京医科大学、中国
协和医科大学联合出版社
2
第1章 绪论 第2章 食品微生物学技术
第3章 原核微生物的形态、结 构与功能
第4章 真核微生物形态与结构
第5章 非细胞型微生物的形态、 结构与分类
第6章 微生物的营养与生长
第7章 微生物的代谢
一、食品微生物学
研究在食品生产、加工、储存、运输、销售等各 个环节中涉及的微生物类型及形态特征（细菌、 放线菌、酵母菌、霉菌、病毒），生物学特性 （生理特性、遗传特性、生态学特点）。主要内 容包括： 与食品有关的微生物活动规律； 有益微生物的利用； 有害微生物的控制； 检测食品中微生物的方法及指标的制定。
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3、微生物学的发展时期
发展期
1897年德国人E.Buchner用无细胞酵母压榨汁中的 “酒化酶”（zymase）对葡萄糖进行酒精发酵成功， 从而开创了微生物生化研究的新时代，此后，微生物 生理、代谢研究就蓬勃开展了起来。
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第三节 食品微生物学的研究内容
The research contents of the food microbiology
原核生物
真菌
2μm~1m
真核生物
原生动物
2~1000μm
真核生物
藻类
1μm至几米
真核生物
8
μm级需要借助光学显微镜观察
9
nm级需要借助电子显微镜观察。
10
肉眼可观察到微生物聚集的群体－菌落
11
12
13
结构简单
单细胞 简单的多细胞 有些甚至没有细胞，只有蛋白质外壳包
围着的遗传物质，有些如引起疯牛病的 朊病毒仅为蛋白质颗粒
轻工业出版社 医学微生物学，冯树异、程松高、吴光照，北京医科大学、中国
协和医科大学联合出版社
2
第1章 绪论 第2章 食品微生物学技术
第3章 原核微生物的形态、结 构与功能
第4章 真核微生物形态与结构
第5章 非细胞型微生物的形态、 结构与分类
第6章 微生物的营养与生长
第7章 微生物的代谢
《食品生物技术导论》课件
生物改造、代谢工程等。
微生物改造则可以生产出新型 的食品添加剂、酶制剂等，改 善食品的口感、营养价值等。
通过基因编辑技术，可以精确 地改造食品原料的性状，提高
其品质和产量。
代谢工程则可以通过优化微生 物代谢途径，提高食品原料的 生产效率，降低生产成本。
人工智能在食品生物技术中的应用
01
人工智能在食品生物技术中的应用主要包括机器学习、深度学习、数 据挖掘等。
《食品生物技术导论 》ppt课件
目 录
• 食品生物技术概述 • 食品生物技术的基本原理 • 食品生物技术的应用实例 • 食品生物技术的安全性评估 • 食品生物技术的法规与伦理问题 • 未来食品生物技术的发展方向
01
食品生物技术概述
定义与特点
定义
食品生物技术是指利用生物学原 理和技术，通过生物或生物代谢 过程来生产食品和其他产品的技 术。
细胞培养
利用细胞培养技术，在体 外培养出具有特定功能的 细胞，用于生产食品添加 剂、药物等。
细胞融合
通过细胞融合技术，将不 同物种或同一物种不同品 系的细胞融合，以获得具 有新性状的细胞系。
胚胎工程
利用胚胎工程技术，对动 物胚胎进行操作，以实现 动物品种的改良和繁殖。
酶工程原理
酶的分离与纯化
01
利用酶的分离纯化技术，从生物材料中提取和纯化出具有催化
利用基因工程、细胞培 养等技术开发具有特定 功能和营养价值的食品
。
农业生物技术
利用基因工程、细胞培 养等技术改良农作物和 畜禽品种，提高产量和
抗性。
食品生物技术的发展趋势
基因组学和蛋白质组学在食品生物技术中的应用
随着基因组学和蛋白质组学的发展，将会有更多的基因和蛋白质被用于食品生物技术的开 发和应用。
微生物改造则可以生产出新型 的食品添加剂、酶制剂等，改 善食品的口感、营养价值等。
通过基因编辑技术，可以精确 地改造食品原料的性状，提高
其品质和产量。
代谢工程则可以通过优化微生 物代谢途径，提高食品原料的 生产效率，降低生产成本。
人工智能在食品生物技术中的应用
01
人工智能在食品生物技术中的应用主要包括机器学习、深度学习、数 据挖掘等。
《食品生物技术导论 》ppt课件
目 录
• 食品生物技术概述 • 食品生物技术的基本原理 • 食品生物技术的应用实例 • 食品生物技术的安全性评估 • 食品生物技术的法规与伦理问题 • 未来食品生物技术的发展方向
01
食品生物技术概述
定义与特点
定义
食品生物技术是指利用生物学原 理和技术，通过生物或生物代谢 过程来生产食品和其他产品的技 术。
细胞培养
利用细胞培养技术，在体 外培养出具有特定功能的 细胞，用于生产食品添加 剂、药物等。
细胞融合
通过细胞融合技术，将不 同物种或同一物种不同品 系的细胞融合，以获得具 有新性状的细胞系。
胚胎工程
利用胚胎工程技术，对动 物胚胎进行操作，以实现 动物品种的改良和繁殖。
酶工程原理
酶的分离与纯化
01
利用酶的分离纯化技术，从生物材料中提取和纯化出具有催化
利用基因工程、细胞培 养等技术开发具有特定 功能和营养价值的食品
。
农业生物技术
利用基因工程、细胞培 养等技术改良农作物和 畜禽品种，提高产量和
抗性。
食品生物技术的发展趋势
基因组学和蛋白质组学在食品生物技术中的应用
随着基因组学和蛋白质组学的发展，将会有更多的基因和蛋白质被用于食品生物技术的开 发和应用。
生物技术课件食品生物技术ppt
❖ 生物工程下游技术对食品工业发展的推动作 用
❖ 现代分离技术可以很好地克服常规提取技 术的缺点。
❖ 一、生物技术的含义 ❖ 二、生物技术研究和应用进展 ❖ 三、食品生物技术发展简史 ❖ 四、食品生物技术在食品工业发展中的地位
和作用 ❖ 五、转基因食品的安全性
五、转基因食品的安全性
❖ 转基因技术的优势：使植物育种的过程变得更为快 速和精确。
❖ 转基因食品：利用遗传工程技术, 根据转入某种特 定基因的作物加工成的食品。
❖ 转基因食品的安全管理受到各国的重视
❖ 在美国，食品与药品管理局负责对包括基 因修饰食品在内的所有食品进行监督。要求 新型食品的生产商要遵守相应法规，包括：
❖
①保证基因修饰食品中一些已知的有
毒物质含量不会升高，不含有新的有害物质，
和作用 ❖ 五、转基因食品的安全性
四、食品生物技术在食品工业发 展中的地位和作用
❖ 基因工程在食品工业发展中的核心位置
❖ 可以根据需要人为地设计新型的食品及食 品原料，可以为发酵工程提供更优良的工程 菌株。
❖ 食品发酵工程在食品工业中占有举足轻重的 作用
❖ 食品发酵技术是人类制造食品最重要的技 术手段之一，在生产食品添加剂等食品生产 原料方面更是其他技术无法替代的。
❖ 应用现代分离纯化技术从海洋生物中分离纯化出功能保健因子,加工成功 效明确的海洋保健品，可使海洋资源向高附加值、低资源成本方向发展。
❖ 应用组织培育及细胞工程技术，对虾、贝类三倍体海洋生物进行育种技 术的研究,有利于降低海产食品资源的生产成本，提高海水养殖效益。
环境工程领域
❖ 利用生物有机体的吸收、吸附、积累、降解、 结合等机能达到降低或净化环境中污染成分 的目的。
食品生物技术概论 廖威 食品生物技术概论 绪论
转基因食品
什么是转基因生物(GMO)?
是将某一个原生的物种，以人工的方法，转殖接入其它物
种的基因，或者是将该物种的基因做修饰改造后，所产生的新
的物种。这个新物种就具备新的基因型，也因此会有新的性状。 转基因食品？ 是以基因改造生物本身作为食品，或者是成份中含有基因 改造生物的食品。一个物种的某一种性状通常是因为它具备了 某个（些）基因，而因为这个基因表现，合成这个基因工的蛋
1.3 食品生物技术研究的内容
基因工程的概念:
利用DNA体外重组戒PCR扩增技术从某种生物基因组
中分离感兴趌的基因，戒是用人工合成的斱法获叏基因，
然后经过一系列切割，加工修饰，连接反应形成重组DNA 分子，再将其转入适当的叐体细胞，以期获得基因表达的 过程.
.3 食品生物技术研究的内容
细胞工程的概念:
人类基因组的工作进展 2000年6月26日，六国科学家宣布完成了99%的 测序计划，获得了HGP的“工作框架图” （Working Draft），此为人类基因组计划中的 一个重要的里程碑。
2003月4月, 人类基因组计划宣布测序工作全部
提前完成。
1.1 食品生物技术的基本概念
基亍现代分子生物学基础上的基因工程技术是
我国研究人员正在制备用于 基因治疗的基因工程细胞
SCID的基因工程治疗：重症
联合免疫缺陷（SCID）患者
缺乏正常的人体免疫功能， 只要稍被细菌或者病毒感染，
就会发病死亡。这个病的机
理是细胞的一个常染色体上 编码腺苷酸脱氨酶（简称ADA）
的基因（ada）发生了突变。
可以通过基因工程的方法治 疗。
奖的遗传学家。 1885年，巴斯德（Louis Pasteur）首次证实収酵是由微生 物引起的，幵建立了微生物纯种培养技术，为収酵技术的収展提 供了理论。 20世纪20年代，工业生产开始大规模的纯种培养技术収酵 生产丙酮和丁醇。同年代，Alexander Fleming爵士収现了青
细胞工程在食品工业中的应用PPT课件
防止食品腐败
细胞工程还可以用于防止食品 腐败和变质，通过抑制有害微 生物的生长和繁殖，保证食品 的安全性和卫生质量。
提高食品的感官品质
通过细胞工程的生产方式，可 以改善食品的感官品质，如口 感、色泽、香气等，提高消费 者的食用体验。
04
细胞工程在食品工业中的挑战与前景
技术挑战
细胞培养技术
细胞培养技术是细胞工程的核心， 但目前仍面临培养条件苛刻、成 本高昂等问题，需要进一步优化 培养基和培养条件，降低生产成 本。
03
细胞工程在食品工业中的应用实例
生产功能性食品
生产功能性食品
细胞工程可以通过体外培养细胞来生产功能性食品 ，如胶原蛋白、弹性蛋白等，这些蛋白质具有很好 的美容和保健效果。
Байду номын сангаас生产营养补充剂
细胞工程还可以通过培养特定的细胞来生产营养补充 剂，如鱼油、β-胡萝卜素等，这些补充剂可以为食品 提供额外的营养价值。
细胞工程与食品工业的关系
细胞工程为食品工业提供了新的生产方式，例如利用动物细胞培 养生产肉类、乳制品和蛋类等。
细胞工程有助于解决传统食品工业中的一些问题，例如食品安全 、资源利用和环境保护等。
02
细胞工程基本原理
细胞培养技术
细胞培养技术是细胞工程的基础，它涉及到将细胞 从体内取出并在体外环境中进行培养。
推动产业升级和转型
细胞工程的应用有助于食品工 业的转型升级，提高产业整体 竞争力。
对未来研究和应用的建议
加强基础研究
深入研究细胞工程的原理和技术，为未来的应用 提供理论支持。
关注伦理和法规问题
在推进细胞工程应用的同时，关注伦理和法规问 题，确保应用的合法性和道德性。
食品生物技术导论细胞工程与食品产业优秀PPT文档
二、细胞培养一般步骤
1.首先，要取材和除菌。用一定的化学试剂对 材料进行严格的表面清洗、消毒。有时还要借助某 些特定的酶，对材料进行预处理，以期得到分散生 长的细胞。
常用的消毒灭菌剂:效果较好的有几种化学试剂， 如次氯酸钙、次氯酸钠和氯化汞等。
2.其次，根据各类细胞的特点，配制细胞培养 基，对培养基进行灭菌或除菌。采用无菌操作技术， 将生物材料接种于培养基中。
优点： 简便易行，效果好。 缺点： 不能在显微镜下追踪细胞分裂、生长过程。
平板培养
将悬浮单细胞与融化的琼脂培养基均匀混 合后平铺一薄层在培养皿底上的培养法。
平板培养
平板培养植板率
优点： 单细胞在培养基中分布均匀，便于在显
镜下对细胞进行定点观察。筛选效率高、筛 选量大、操作简便。 缺点：
通气状况不好，排泄物质易积累造成 毒 害或影响组织吸收。
2)固定化细胞生物反应器
固定化细胞：将一定生理功能的生物体用物理或 化学方法使其与适当载体相结合，作为固体催化 剂利用。
填充床反应器
优点：单位体积细胞多，受剪切力小。 缺点：由于其混合效果低，对必要的氧 传递，pH值、温度控制和气体产物(如 C02)的排除造成了困难。再者支持物颗 粒破碎易堵塞填充床。
氨基酸
虽然植物细胞在培养过程中一般都能合成所需 的氨基酸，但加入L-谷氨酰胺或其他氨基酸混合物 是很有好处的。此外，还使用蛋白酶解产物，如酪 蛋白或酪蛋白水解氨基酸。其它有机添加剂还有如 乳蛋白水解物，酵母提取物等
植物生长激素
激素分为两类，生长素和分裂素。生长素促进 细胞生长，最有效和最常用的是吲哚乙酸和萘乙酸； 分裂素促进细胞分裂，常用的是腺嘌呤衍生物。使 用最多的是6-苄氨基嘌呤和玉米素，对芽的诱导 具有重要作用。分裂素和生长素通常一起使用，来 促进细胞的分裂、生长。
细胞工程在食品工业中的应用
按照人们的意愿来 改变细胞内的遗传 物质或获得细胞产 品
植物细胞工程 理论基础 细胞的全能性
动物细胞工程
植物 植物体细胞杂交
细胞
工程 植物组织培养
主
技术
要
动物细胞融合
技
术
动物
动物细胞培养
细胞
单克隆抗体技术
工程 技术
核移植
胚胎移植
试管苗大规模培养
2、作物脱毒
长期进行无性繁殖的作物，易积累 感染的病毒，导致作物产量降低，品 质变差，而分生区附近（茎尖、根尖） 一般不会感染病，用分生区的细胞进 行组织培养，就能得到大量的脱毒苗。
人工种子
❖ 结构：
人工薄膜+胚状体（不定芽、顶芽、腋芽）
❖ 优点：
不受气候、季节、地域的限制 保留优良性状 时间短，占地少
一、植物组织培养
离体的植物器官、组织或细胞
脱分化（又叫去分化）
愈伤组织（排列疏松而无规则，高度液泡
化的呈无定形状态的薄壁细胞）
再分化
根或芽等器官 植物体
植物组织培养的条件：
适宜的养料和激素，适宜的温 度和无菌条件
切取 形成层
无菌 脱分化 接种
在植物组培过程中，为什么要进行一系列
的消毒、灭菌，并且要求无菌操作？
动物 合 单克隆抗体
重点
人造皮肤
一、动物细胞培养
1、概念： 动物细胞培养就是
从动物有机体中取出 相关的组织,将它分散 成单个细胞,然后,放 在适宜的培养基中,让 这些细胞生长和增殖.
体细胞核移植技术存在的问题
在研究方面，克隆动物基因组重新编程的 机制尚不清楚，克隆技术效率低，克隆动物 畸形率高、死亡率高、易出现早衰等问题。 这些问题尚在研究中。在应用上，生产克隆 动物费用昂贵，距大规模应用还有一定距离。
食品生物技术PPT课件
食 品 生 物 技 术
第一章 绪论 第一节 食品生物技术研究的内容 生物工程及其研究内容 191物将原料转变为产品） 生物工程：生物工程是一门应用生物科学和工程学原 理，来加工生物材料或利用微生物、动物植物体作为 反应器及其制备物（细胞或细胞器或某些组成成分如 酶）来加工原料以提供产品为社会服务的综合性科学 技术。 Biotechnology or Bioengineering
生 物 技 术的发展历史
传统生物技术的三个重要步骤： 第一步：上游处理过程，是指对粗材料进行加工，作为 微生物的营养和能量来源； 第二步：发酵和转化，即在大的生物反应器（＞100L） 大量生长微生物来生产某种产品，如抗生素、氨基酸 或蛋白质等； 第三步：下游处理，对所需的目的产物的分离纯化。
传统生物技术研究主要目标：最大限度提高这三个步骤 的整体效率，同时寻找可以制备食品和食品添加剂和 药物的微生物。
食 品 生 物 技 术 Food Biotechnology
陈永胜 张继星
食 品 生 物 技 术
主要内容（共八章）： 绪论 基因工程及其在食品工业中的应用 酶工程及其在食品工业中的应用 发酵工程及其在食品工业中的应用 细胞工程及其在食品工业中的应用 生物技术在饮料工业中的应用 生物传感器及其在食品工业中的应用 生物技术在食品工业废水处理中的应用
生 物 技 术的发展历史
研究内容：
生物转化环节的优化：菌种的选育和改良，包括化学突变、 诱变或紫外线照射来产生突变体，通过选择来改良菌株， 提高产量（例如抗生素的大量生产）。 生物反应器的设计、发酵过程的检测和反应体系的检测技 术 下游产品的分离纯化技术 局限性： 提高产量的幅度有限（突变株某一组分合成太多影响其它 组分的合成进而影响微生物在大规模发酵过程的生长）； 诱变和选择方法过程烦琐，耗时长，费用极高需筛选和检 测大量的克隆； 只能提高已有的遗传性质不能赋予其他新的遗传性质。
食品生物技术基础-细胞工程.ppt2
固定化细胞培养系统：
固定化细胞培养：是指将细胞固定在一种惰性基质上，细 胞不运动而使营养液在细胞间流动进行培养增殖的技术。 1．按照其支持物不同可以分为两大类：
包埋式固定化培养系统：支持物多采用琼脂、琼脂糖、藻酸盐、聚丙 烯酰胺等； 附着式固定化培养系统：支持物采用尼龙网、聚氨酯泡沫、中空纤维 等材料。
第二节 植物细胞工程
一、细胞的全能性 二、植物组织培养 三、植物细胞培养与次生代谢物产生 四、植物体细胞杂交
植物细胞工程
植物细胞工程通常采用的技术手段有植物组织 培养和植物体细胞杂交（细胞融合技术）等。这些 技术的理论基础是植物细胞的全能性。
一、细胞的全能性
生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能，细胞的这种 特性叫做细胞的全能性。生物体的每一个细胞都包含有该物种所特 有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因，从 理论上讲，生物体的每一个活细胞都应该具有全能性。 在生物体内，细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的组 织、器官，这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。 在个体发育的不同时期，生物体不同部位的细胞表达的基因是不相 同的，合成的蛋白质也不一样，从而形成了不同的组织和器官。
70年代末，德国科学家米尔赫(G.Melehers)等成功地把 两种不同的植物——马铃薯和西红柿的体细胞融合在一起， 获得具有以上两种植物遗传特性的新品种。融合后的杂种细 胞不仅能分裂，而且能分化，发育成一株完整的植株。新品 种的问世，这一成就的意义是巨大的，无疑是对大自然的挑 战。
图中的“白菜—甘蓝”是用细胞工程 的方法培育出来的蔬菜新品种，它具 有生长期短、耐热性强和易于贮存等 优点。
4、生根成芽阶段：
愈伤组织只有经过重新分化才能形成胚状体，再长成小植株，通常 将其移植于含细胞分裂素的分化培养基中，才能诱导胚状体形成。 这一阶段需光照。
生物技术--细胞工程与食品产业 ppt课件
• “生物导弹”：把这种抗体“导弹”注射到癌症患者的血液中，它就 会发挥导弹一样的作用，在患者体内追踪并附着于癌细胞上，然后与 抗体结合的抗癌药物或毒素杀伤和破坏癌细胞，而且很少损伤正常组 织细胞。
• 单克隆抗体在疾病的诊断 和治疗预防方面，与常规 的抗体相比，特异性强， 灵敏度高，优越性非常明显。
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（4）长春花中含55种生物碱。其中长春碱和长春新碱对治疗 绒癌等恶性神瘤、淋巴肉瘤及儿童急性白血病等都有一定疗效， 是目前国际上应用最多的抗癌植物药源。
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3、植物细胞培养生产重组蛋白
选择植物细胞作为宿主细胞的优点：
• 植物悬浮细胞能像微生物一样能在简单的培养基中较快地生长,培养基不 需要做特殊处理,不需要太昂贵的生产设备;
• 但是近来的研究表明:水稻、番茄和大豆细胞株是比烟草细胞株更为合 适的宿主细胞,因为水稻、番茄和大豆本身可以食用,可调控性好,表达 水平较高,能有效地分泌蛋白,而且蛋白含量较高。
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植物细胞生产GMP的缺点：
• 重组蛋白在生产中的稳定性 • 外源基因的逃逸
稳定整合在植物基因组中的外源DNA 将与植物基因组DNA 一起参 与几乎所有的遗传学行为,因此,这些外源DNA 不仅仅存在于该转基因植 物的后代,也有可能随该植物细胞培养过程中向环境中漂移或者引起基 因的沉默。外源基因漂移或沉默后,目的重组蛋白的产量就下降了。
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细胞融合的方法：
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抗原 免疫
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BA LB /c
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细胞融合的原理 细胞膜的流动性是动物细胞融合的生物 学基础。动物细胞融合技术即是利用细胞膜 的这一特性，通过对参与融合的细胞通过生 物、化学或物理诱导因素，使细胞膜的脂类 分子的有序排列发生变化；当诱导因素解除 后，细胞膜会回复原有的有序结构，在恢复 过程中便可诱导相接触的细胞发生融合。
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染色体工程
物细胞与组织培养
细胞ห้องสมุดไป่ตู้移植
细胞融合仪器
采用自然或人工的方法使两个或多个不同细胞融合成一个细胞 的技术（标记、制备原生质体、诱导融合、筛选杂合细胞）。
11
细胞融合
染色体工程
物细胞与组织培养
细胞核移植
也叫细胞拆合，将有一个细胞的细胞核转移到另一 个去除细胞核的细胞中去，从而使受体细胞获得新 的遗传信息，产生新的生命现象的技术。
电融合法的优点是融合率高、重复性强、对细胞伤害小；装置精巧、 方法简单、可在显微镜下观察或录像观察融合过程；免去PEG诱导 后的洗涤过程、诱导过程可控性强。
当原生质体置于电导率很低的溶液中时，电场通电后，电流即通过 原生质体而不是通过溶液，其结果是原生质体在电场作用下极化而 产生偶极子，从而使原生质体紧密接触排列成串。原生质体成串排 列后，立即给予高频直流脉冲就可以使原生质膜击穿，从而导致两 个紧密接触的细胞融合在一起。
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细胞融合过程大致可分为四个阶段：细胞的 接触、细胞质膜的融合、细胞质的重组和遗 传物质的选择。
29
二、细胞融合的意义
细胞融合不受种属的界限，可以实现种间生 物体细胞的融合，是远缘杂交成为可能，因 而是改造细胞遗传物质的有力手段。
2.1 理论上说任何细胞，都有可能通过体细 胞杂交而成为新的生物资源。这对于种质资 源的开发和利用具有深远的意义。
动物细胞工程
细胞工程
植物细胞与组织培养
按
按
细胞融合
植物细胞工程
对
技
象 分
术 分
细胞核移植
类
类
微生物细胞工程
染色体工程
9
植物细胞与组织培养
在无菌条件下分离植物细胞或组织，将其 放在适当的培养基上，给予必要的生长条 件，是他们在体外继续生长、增殖与分化， 形成新的组织、器官和个体的技术。
10
细胞融合
一、诱导细胞融合的方法 目前，诱导细胞融合的方法包括病毒、 PEG、电泳冲和激光四种。其中，PEG诱导 细胞融合和电诱导细胞融合是诱导动物细胞 融合的常用方法。
21
1、仙台病毒法
仙台病毒又称日本血凝性病毒，引起细胞融 合的有效部位在于它的细胞膜成分，特别是 磷脂成分，而与核酸活性无关。两个原生质 体或细胞在病毒黏结作用下彼此靠近。
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在自然情况下，体内或体外培养细胞间所发 生的融合，称为自然融合。而在体外使用人 工方法（使用融合诱导因子）促使相同或不 同的细胞间发生融合，称为人工诱导融合。
人工诱导的细胞融合在六十年代作为一门新 兴技术而发展起来。由于这种技术不仅能产 生同种细胞融合，也能产生种间细胞的融合， 因此被广泛应用于细胞生物学和医学研究的 各个领域。
12
细胞融合
染色体工程
物细胞与组织培养
细胞核移植
人们按照一定的设计，有计划地削减、添加和 替换同种或异种染色体，从而达到定向改变遗
13
传性状和选育新品种的一种技术。
第二节 细胞融合技术
细胞融合产生的背景
细胞融合技术作为细胞工程的一项核心基础 技术已在农业、医药、环保等领域得到了迅速发 展和应用。
PEG诱导融合时必须有钙离子，磷酸钙不溶于 水，成为细胞间的钙桥，由此引起细胞融合。
24
聚乙二醇（PEG）法细胞融合过程
25
3、电融合法（electrical mediated cell fusion or electro fusion）
电融合法是20世纪80年代出现的细胞融合技术，在直流电脉冲的 诱导下，细胞膜表面的氧化还原电位发生改变，使异种细胞粘合并 发生质膜出现微孔，进而质膜开始连接，直到闭和成完整的膜，形 成融合体。
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2
第四章 细胞工程及其在食品工业中的应用
1、细胞工程概述 2、植物细胞工程 3、动物细胞工程 4、细胞工程在食品工业中的应 用实例
3
第一节 细胞工程概述
通过病毒与原生质体或细胞膜的作用使两个 细胞膜间互相渗透，胞质互相渗透，两个原 生质体的细胞核互相融合，两个细胞融为一 体，进入正常的细胞分裂途径，分裂成含有 两种染色体的杂种细胞。
22
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2、聚乙二醇（PEG）法
PEG的作用机理是PEG分子具有轻微的负极性， 故可以与具有正极性基团的水、蛋白质和碳水 化合物等形成H键，使溶液中自由水消失，高度 脱水，其结果是使细胞质膜发生粘连进而促使 质膜的融合；另外，PEG能增加类脂膜的流动 性，也使细胞的核、细胞器发生融合成为可能。
细胞融合不仅为细胞的起源、核质关系、肌 肉骨骼胎盘的发育 、肿瘤发生、干细胞介导的 组织再生等理论领域的研究提供了有力的手段 , 而且被广泛应用于微生物学、育种学、发生生物 学,特别是在单克隆抗体及动植物远缘杂交育种 方面具有重要意义。
14
细胞融合技术是20世纪60年代迅速发 展起来的一项新兴细胞工程技术，细胞融合 (cell fusion)也称细胞杂交( cell hybridization) 、原生质体融合 (protoplast fusion)或体细胞杂交 (somatic hybridization)是指两个或多 个相同或不同的细胞相互接触后，其细胞膜 发生分子重排，导致细胞合并、染色体等遗 传物质重组的过程。
一、细胞工程发展史
4
5
西红柿—马铃薯？
请同学们讨论如何实现?
6
7
8
细胞工程是指以细胞为基本单位，在体外无菌条件下进
行培养、繁殖或利用细胞融合、核移植等技术，使细胞某些生 物学特性按照人们的意愿发生改变，从而改变生物品种、创造 新品种和加速繁育生物个体，以及获得某些有用的细胞代谢产 物的技术。
2.2 融合过程不存在有性杂交过程中的种性 隔离机制的限制，为远缘物种的遗传物质交 换提供了有效途径。
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2.3 体细胞杂交产生的杂种细胞含有来自双亲的 核外遗传系统，在杂种的分裂和增殖过程中双亲 的叶绿体、线粒体DNA也可以发生重组，从而 产生新的核外遗传系统。
细胞融合的原理 细胞膜的流动性是动物细胞融合的生物 学基础。动物细胞融合技术即是利用细胞膜 的这一特性，通过对参与融合的细胞通过生 物、化学或物理诱导因素，使细胞膜的脂类 分子的有序排列发生变化；当诱导因素解除 后，细胞膜会回复原有的有序结构，在恢复 过程中便可诱导相接触的细胞发生融合。
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染色体工程
物细胞与组织培养
细胞ห้องสมุดไป่ตู้移植
细胞融合仪器
采用自然或人工的方法使两个或多个不同细胞融合成一个细胞 的技术（标记、制备原生质体、诱导融合、筛选杂合细胞）。
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细胞融合
染色体工程
物细胞与组织培养
细胞核移植
也叫细胞拆合，将有一个细胞的细胞核转移到另一 个去除细胞核的细胞中去，从而使受体细胞获得新 的遗传信息，产生新的生命现象的技术。
电融合法的优点是融合率高、重复性强、对细胞伤害小；装置精巧、 方法简单、可在显微镜下观察或录像观察融合过程；免去PEG诱导 后的洗涤过程、诱导过程可控性强。
当原生质体置于电导率很低的溶液中时，电场通电后，电流即通过 原生质体而不是通过溶液，其结果是原生质体在电场作用下极化而 产生偶极子，从而使原生质体紧密接触排列成串。原生质体成串排 列后，立即给予高频直流脉冲就可以使原生质膜击穿，从而导致两 个紧密接触的细胞融合在一起。
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细胞融合过程大致可分为四个阶段：细胞的 接触、细胞质膜的融合、细胞质的重组和遗 传物质的选择。
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二、细胞融合的意义
细胞融合不受种属的界限，可以实现种间生 物体细胞的融合，是远缘杂交成为可能，因 而是改造细胞遗传物质的有力手段。
2.1 理论上说任何细胞，都有可能通过体细 胞杂交而成为新的生物资源。这对于种质资 源的开发和利用具有深远的意义。
动物细胞工程
细胞工程
植物细胞与组织培养
按
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细胞融合
植物细胞工程
对
技
象 分
术 分
细胞核移植
类
类
微生物细胞工程
染色体工程
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植物细胞与组织培养
在无菌条件下分离植物细胞或组织，将其 放在适当的培养基上，给予必要的生长条 件，是他们在体外继续生长、增殖与分化， 形成新的组织、器官和个体的技术。
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细胞融合
一、诱导细胞融合的方法 目前，诱导细胞融合的方法包括病毒、 PEG、电泳冲和激光四种。其中，PEG诱导 细胞融合和电诱导细胞融合是诱导动物细胞 融合的常用方法。
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1、仙台病毒法
仙台病毒又称日本血凝性病毒，引起细胞融 合的有效部位在于它的细胞膜成分，特别是 磷脂成分，而与核酸活性无关。两个原生质 体或细胞在病毒黏结作用下彼此靠近。
15
在自然情况下，体内或体外培养细胞间所发 生的融合，称为自然融合。而在体外使用人 工方法（使用融合诱导因子）促使相同或不 同的细胞间发生融合，称为人工诱导融合。
人工诱导的细胞融合在六十年代作为一门新 兴技术而发展起来。由于这种技术不仅能产 生同种细胞融合，也能产生种间细胞的融合， 因此被广泛应用于细胞生物学和医学研究的 各个领域。
12
细胞融合
染色体工程
物细胞与组织培养
细胞核移植
人们按照一定的设计，有计划地削减、添加和 替换同种或异种染色体，从而达到定向改变遗
13
传性状和选育新品种的一种技术。
第二节 细胞融合技术
细胞融合产生的背景
细胞融合技术作为细胞工程的一项核心基础 技术已在农业、医药、环保等领域得到了迅速发 展和应用。
PEG诱导融合时必须有钙离子，磷酸钙不溶于 水，成为细胞间的钙桥，由此引起细胞融合。
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聚乙二醇（PEG）法细胞融合过程
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3、电融合法（electrical mediated cell fusion or electro fusion）
电融合法是20世纪80年代出现的细胞融合技术，在直流电脉冲的 诱导下，细胞膜表面的氧化还原电位发生改变，使异种细胞粘合并 发生质膜出现微孔，进而质膜开始连接，直到闭和成完整的膜，形 成融合体。
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第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
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第四章 细胞工程及其在食品工业中的应用
1、细胞工程概述 2、植物细胞工程 3、动物细胞工程 4、细胞工程在食品工业中的应 用实例
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第一节 细胞工程概述
通过病毒与原生质体或细胞膜的作用使两个 细胞膜间互相渗透，胞质互相渗透，两个原 生质体的细胞核互相融合，两个细胞融为一 体，进入正常的细胞分裂途径，分裂成含有 两种染色体的杂种细胞。
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2、聚乙二醇（PEG）法
PEG的作用机理是PEG分子具有轻微的负极性， 故可以与具有正极性基团的水、蛋白质和碳水 化合物等形成H键，使溶液中自由水消失，高度 脱水，其结果是使细胞质膜发生粘连进而促使 质膜的融合；另外，PEG能增加类脂膜的流动 性，也使细胞的核、细胞器发生融合成为可能。
细胞融合不仅为细胞的起源、核质关系、肌 肉骨骼胎盘的发育 、肿瘤发生、干细胞介导的 组织再生等理论领域的研究提供了有力的手段 , 而且被广泛应用于微生物学、育种学、发生生物 学,特别是在单克隆抗体及动植物远缘杂交育种 方面具有重要意义。
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细胞融合技术是20世纪60年代迅速发 展起来的一项新兴细胞工程技术，细胞融合 (cell fusion)也称细胞杂交( cell hybridization) 、原生质体融合 (protoplast fusion)或体细胞杂交 (somatic hybridization)是指两个或多 个相同或不同的细胞相互接触后，其细胞膜 发生分子重排，导致细胞合并、染色体等遗 传物质重组的过程。
一、细胞工程发展史
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西红柿—马铃薯？
请同学们讨论如何实现?
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细胞工程是指以细胞为基本单位，在体外无菌条件下进
行培养、繁殖或利用细胞融合、核移植等技术，使细胞某些生 物学特性按照人们的意愿发生改变，从而改变生物品种、创造 新品种和加速繁育生物个体，以及获得某些有用的细胞代谢产 物的技术。
2.2 融合过程不存在有性杂交过程中的种性 隔离机制的限制，为远缘物种的遗传物质交 换提供了有效途径。
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2.3 体细胞杂交产生的杂种细胞含有来自双亲的 核外遗传系统，在杂种的分裂和增殖过程中双亲 的叶绿体、线粒体DNA也可以发生重组，从而 产生新的核外遗传系统。