基因工程技术及其在食品工业中的应用
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2022/3/23
2022/3/23
2022/3/23
设想
能否能让热带 鱼也可以发光?
能发光的水母 不能发光的热带斑马鱼
能产生人胰岛素的大肠杆菌
给科学插上想象的翅膀， 你会收获更多！
2022/3/23
基因工程的实际应用领域有： 农牧业、工业、环境、能源、医学卫生等
应用生物：植物、动物、微生物 运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好 的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途 的动、植物。
国外专家采用基因工程技术将大麦中的淀粉酶基因转入啤酒酵母中后, 即 可直接利用淀粉发酵, 使生产流程缩短, 工序简化, 啤酒生产方式革新。根据同 源重组的原理, 通过自克隆技术改造啤酒酵母工业菌株G03, 工程菌的谷胱甘肽 含量比受体菌株提高166%, 啤酒的抗老化能力得到了显著提高,而常规指标没有 发2生022显/3/2著3 变化。
2022/3/23
（二）基因工程的三大理论和三大技术基础
1.三大理论基础 （1）1940年代Avery等人的肺炎球菌的转化试验证明了生物的遗传物 质是DNA。 （2）1950年代Watson和Crick发现了DNA分子的双螺旋结构及DNA 半保留复制机理。 （3）1960年代Crick关于遗传中心法则的确立，即生物体中遗传信息 是按DNA→RNA→蛋白质方向进行传递。 2.三大技术基础 （1）如何从生物体庞大的双链DNA分子中将所需要的基因片段切割下 来（限制性内切核酸酶）。 （2）如何将获得的基因片段进行连接（DNA连接酶）。 （3）如何将切割下来的基因片段进行繁殖扩增（基因载体）。
2022/3/23
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2022/3/23
2. 5 改善食品风味
利用基因工程技术还可以生产独特的食品 香味剂和风味剂, 如香草可可香素、菠萝风味 剂,以及高级的天然色素, 如类胡萝卜素、花 色苷素、咖喱黄、紫色素、辣椒素和靛蓝等, 并且通过杂种选育的色素含量高、色调和稳 定性好。例如转基因的Ecoli的玉米黄素最高 产量达289g/g。通过把风味前体转变为风味 物质的酶基因的克隆或通过发酵产生风味物 质都可使食品芳香风味得以增强。另外VB2 和VC也都有已经商品化的基因工程产品。
2022/3/23
2. 3 改良微生物菌种的性能
发酵工业关键是优良菌株的获取, 除选用常用的诱变、杂交和原生质体融 合等传统方法外,还与基因工程结合,大力改造菌种, 给发酵工业带来生机。 2. 3. 1 改良面包酵母菌的性能
面包酵母是最早采用基因工程改造食品微生物。国外专家将优良酶基因转 入面包酵母菌中后, 其含有的麦芽糖透性酶及麦芽糖的含量比普通面包酵母高, 面包加工中产生二氧化碳气体量提高, 最终可生产出膨发性良好和松软可口的 面包。 2. 3. 2 改良啤酒酵母菌的性能
2022/3/23
三、展望
随着生物化学和分子生物学的进一步发展, 基因工程技术 在食品工业中的应用日益广泛,这极大促进食品工业的发展, 也 为人类最终解决食物短缺、消除饥饿带来了希望, 在食品工业 上的应用具有极为广阔的前景和美好的未来。但对于发展基因 工程技术必须持有谨慎的态度, 因为这一高新技术的发展也有 可能给人类带来潜在的负面影响。对于基因工程食品来讲, 在 进人市场之前必须经过充分的毒理学鉴定及安全性评价, 向消 费者确保它们的质量和安全, 同时也需要考虑伦理道德方面的 因素, 充分尊重消费者的生活习惯。
3.基因表达（gene expression） 遗传信息转录和翻译的过程: （1）转录:在DNA分子上合成出与其核苷酸顺序相对应的RNA的过程。 （2）翻译:在RNA的控制下，根据核苷酸链上每三个核苷酸决定一个氨基 酸的三联体密码规则，合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质肽链过程。 （3）逆转录:以RNA为模板，按照RNA中的核苷酸顺序合成DNA的过程。
谁能告诉我这些是什么鬼？
1
还有这些家伙？
Leabharlann Baidu2022/3/23
PPT模板下载：www.1ppt.com/moban/ 节日PPT模板：www.1ppt.com/jieri/ PPT背景图片：www.1ppt.com/beijing/ 优秀PPT下载：www.1ppt.com/xiazai/ Word教程： www.1ppt.com/word/ 资料下载：www.1ppt.com/ziliao/ 范文下载：www.1ppt.com/fanwen/ 教案下载：www.1ppt.com/jiaoan/
2022/3/23
（三）基因工程的基本操作程序
1.运用合适的方法从生物体中分离或通过化学合成制备目的基因。 2.采用合适的方法将目的基因与合适的载体进行体外连接，构建重组DNA。 3.利用合适的方法将重组DNA导入受体生物细胞以获得转化体。 4.采用合适的方法筛选出重组转化体阳性克隆。 5.运用合适的方法对重组转化体阳性克隆进一步分析以及操作，使目的基因在 受体生物细胞中高效表达。
2022/3/23
2. 2 改良食品营养品
2. 2. 1 蛋白质的改良 食品中动植物蛋白由于其含量不高或比例不恰当,
可能导致蛋白营养不良。采用转基因的方法, 生产具有 合理营养价值的食品, 让人们只需吃较少的食品,就可 以满足营养需求。例如, 豆类植物中蛋氨酸的含量很低, 但赖氨酸的含量很高; 而谷类作物中的对应氨基酸含量 正好相反, 通过基因工程技术, 可将谷类植物基因导入 豆类植物, 开发蛋氨酸量高的转基因大豆。我国学者把 玉米种子中克隆得到的富含必需氨基酸的玉米醇溶蛋 白基因导入马铃薯中, 使转基因马铃薯块茎中的必需氨 基酸提高了10%以上,硫氨基酸尤为显著。
基因工程技术 及其在食品工业中的应用
主讲人：李德阳 资料查阅：范馨茹、马娜
基因工程 技术的介绍
一、基因工程的定义、基本操作程序
（一）基因工程的定义
1.基因（gene） DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，是遗传物质最小功能单位。 2.基因组（geneome） 一个生物体的全部基因序列。
2. 3. 3 改良酿酒酵母菌的性能
应用基因克隆技术将黑曲霉产糖化酶基因cDNA转入经优化的受体菌 (酿酒酵母京龙JL108 号), 再经反复筛分、驯化获得 JL1(Yip128D17N), 经包埋制得具有糖化酒化双功的固定化酵母, 载体产酶能力在10u/gh以上, 酒精发酵醪液中酶活达20u/mL以上。
行业PPT模板：www.1ppt.com/hangye/ PPT素材下载：www.1ppt.com/sucai/ PPT图表下载：www.1ppt.com/tubiao/ PPT教程： www.1ppt.com/powerpoint/ Excel教程：www.1ppt.com/excel/ PPT课件下载：www.1ppt.com/kejian/ 试卷下载：www.1ppt.com/shiti/
2022/3/23
二、基因工程技术在食品工业中的应用
（一）改造食品原材料 （二）改良食品营养品质 （三）改良微生物菌种的性能 （四）开发保健食品和食品疫苗 （五）改善食品风味
2022/3/23
2. 1 改造食品原材
2. 1. 1 转基因植物源食品 转基因植物可被改革而具有抗病虫害的能力,有
深远的经济意义。1986年首次获得能够抗烟草花叶 病毒的转基因烟草植株, 对烟草花叶病毒的预防效果 可达70%。目前利用基因工程不断获得了各种抗病 毒植株, 黄瓜花叶病毒、马铃薯X病毒和Y病毒, 抗病 虫害长颈南瓜和抗虫害转基因土豆。我国及菲律宾 培育出超级水稻和超超级水稻, 为人口日益增长、粮 食日益短缺的世界带来一线光明。
2022/3/23
2. 2. 2 油脂的改良 对油脂品质的改善主要集中在两个方面: 控制脂 肪酸的链长和饱和度。油脂的酸败是导致油脂品质 下降的主要原因。目前已知豆类中的脂氧合酶在酸 败过程中扮演重要角色。美国DuPont公司通过反义 抑制或/和共同抑制油酸酯脱氢酶, 开发成功高油酸 含量的大豆油。这种新型油含有良好的氧化稳定性, 很适合用作煎炸油和烹调油。导入硬脂酸-ACP脱氢 酶的反义基因,油菜种子中硬脂酸的含量从2%增加 到40%; 硬脂酸-COA可使转基因作物中的饱和脂肪 酸(软脂酸、硬脂酸)的含量下降, 不饱和脂肪酸(油酸、 亚油酸)的含量增加,其中油酸的含量可增加7倍。
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2. 1. 2 转基因动物源食品
转基因动物尚未达到高等转基因植 物的发展水平但人们仍设法用它来表达 高价值蛋白转基因技术在家畜及鱼类育 种上初见成效。中科院水生生物研究所, 成功地将人生长激素基因和鱼生长的激 素基因导入鲤鱼, 育成当代转基因鱼, 其 生长速度比对照快并从子代测得生长激 素基因的表达。中国农业大学生物学院 瘦肉型猪基因工程育种取得初步成果, 获得第二、三、四代转基因猪215头。
2022/3/23
2. 4 开发保健食品和食品疫苗
食品疫苗就是将致病微生物的有关蛋白 (抗原)基因, 通过转基因技术导入植物受体中 进行表达, 得到具有抵抗相关疾病的疫苗。已 获成功的有狂犬病病毒、乙肝表面抗原、链球 菌突变株表面蛋白等10多种转基因马铃薯、 香蕉番茄的食品疫苗。英国科学家宣布, 未来 几年内, 他们将培养一种新型生物鸡,这种鸡所 产的鸡蛋里具有抗肿瘤因子, 癌症患者食用鸡 蛋后体内癌细胞的扩散就会受到抑制。
2022/3/23
2. 2. 3 碳水化合物的改良 对碳水化合物的改进, 只有通过对其酶的 改变来调节其含量。高等植物体中涉及淀粉 合成的酶类主要有: ADPP葡萄糖焦磷酸酶 ( ADP-GPP)、淀粉合成酶( SS)和分枝酶 ( BE)。通过反义基因抑制淀粉分枝酶可获得 完全只含直链淀粉的转基因马铃Monsanto公 司开发了淀粉含量平均提高了20%-30%的转 基因马铃薯。油炸后的产更具马铃薯风味、 更好构质较低的吸油量和较少的。
2022/3/23
4.重组DNA技术（recombinant DNA technique） 利用限制性内切核酸酶、连接酶等酶类将不同的DNA进行体外切割、连接 构成新的DNA分子的技术。 5.基因工程（gene engineering） 运用限制性内切核酸酶、连接酶等酶类将不同DNA进行体外切割、连接 构成重组DNA，再将重组DNA经生物介导或直接导入等转移方法引入受体 细胞进行克隆、表达，从而改变生物遗传性以创造生物新种质，或通过大量 扩增为人类提供有用产品等的技术。 ※6.食品基因工程 利用基因工程的技术和手段，在分子水平上定向重组遗传物质，以改良食 品的品质和性状，提高食品的营养价值、贮藏价格性状以及感官性状的技术。
2022/3/23
2022/3/23
设想
能否能让热带 鱼也可以发光?
能发光的水母 不能发光的热带斑马鱼
能产生人胰岛素的大肠杆菌
给科学插上想象的翅膀， 你会收获更多！
2022/3/23
基因工程的实际应用领域有： 农牧业、工业、环境、能源、医学卫生等
应用生物：植物、动物、微生物 运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好 的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途 的动、植物。
国外专家采用基因工程技术将大麦中的淀粉酶基因转入啤酒酵母中后, 即 可直接利用淀粉发酵, 使生产流程缩短, 工序简化, 啤酒生产方式革新。根据同 源重组的原理, 通过自克隆技术改造啤酒酵母工业菌株G03, 工程菌的谷胱甘肽 含量比受体菌株提高166%, 啤酒的抗老化能力得到了显著提高,而常规指标没有 发2生022显/3/2著3 变化。
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（二）基因工程的三大理论和三大技术基础
1.三大理论基础 （1）1940年代Avery等人的肺炎球菌的转化试验证明了生物的遗传物 质是DNA。 （2）1950年代Watson和Crick发现了DNA分子的双螺旋结构及DNA 半保留复制机理。 （3）1960年代Crick关于遗传中心法则的确立，即生物体中遗传信息 是按DNA→RNA→蛋白质方向进行传递。 2.三大技术基础 （1）如何从生物体庞大的双链DNA分子中将所需要的基因片段切割下 来（限制性内切核酸酶）。 （2）如何将获得的基因片段进行连接（DNA连接酶）。 （3）如何将切割下来的基因片段进行繁殖扩增（基因载体）。
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2. 5 改善食品风味
利用基因工程技术还可以生产独特的食品 香味剂和风味剂, 如香草可可香素、菠萝风味 剂,以及高级的天然色素, 如类胡萝卜素、花 色苷素、咖喱黄、紫色素、辣椒素和靛蓝等, 并且通过杂种选育的色素含量高、色调和稳 定性好。例如转基因的Ecoli的玉米黄素最高 产量达289g/g。通过把风味前体转变为风味 物质的酶基因的克隆或通过发酵产生风味物 质都可使食品芳香风味得以增强。另外VB2 和VC也都有已经商品化的基因工程产品。
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2. 3 改良微生物菌种的性能
发酵工业关键是优良菌株的获取, 除选用常用的诱变、杂交和原生质体融 合等传统方法外,还与基因工程结合,大力改造菌种, 给发酵工业带来生机。 2. 3. 1 改良面包酵母菌的性能
面包酵母是最早采用基因工程改造食品微生物。国外专家将优良酶基因转 入面包酵母菌中后, 其含有的麦芽糖透性酶及麦芽糖的含量比普通面包酵母高, 面包加工中产生二氧化碳气体量提高, 最终可生产出膨发性良好和松软可口的 面包。 2. 3. 2 改良啤酒酵母菌的性能
2022/3/23
三、展望
随着生物化学和分子生物学的进一步发展, 基因工程技术 在食品工业中的应用日益广泛,这极大促进食品工业的发展, 也 为人类最终解决食物短缺、消除饥饿带来了希望, 在食品工业 上的应用具有极为广阔的前景和美好的未来。但对于发展基因 工程技术必须持有谨慎的态度, 因为这一高新技术的发展也有 可能给人类带来潜在的负面影响。对于基因工程食品来讲, 在 进人市场之前必须经过充分的毒理学鉴定及安全性评价, 向消 费者确保它们的质量和安全, 同时也需要考虑伦理道德方面的 因素, 充分尊重消费者的生活习惯。
3.基因表达（gene expression） 遗传信息转录和翻译的过程: （1）转录:在DNA分子上合成出与其核苷酸顺序相对应的RNA的过程。 （2）翻译:在RNA的控制下，根据核苷酸链上每三个核苷酸决定一个氨基 酸的三联体密码规则，合成出具有特定氨基酸顺序的蛋白质肽链过程。 （3）逆转录:以RNA为模板，按照RNA中的核苷酸顺序合成DNA的过程。
谁能告诉我这些是什么鬼？
1
还有这些家伙？
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（三）基因工程的基本操作程序
1.运用合适的方法从生物体中分离或通过化学合成制备目的基因。 2.采用合适的方法将目的基因与合适的载体进行体外连接，构建重组DNA。 3.利用合适的方法将重组DNA导入受体生物细胞以获得转化体。 4.采用合适的方法筛选出重组转化体阳性克隆。 5.运用合适的方法对重组转化体阳性克隆进一步分析以及操作，使目的基因在 受体生物细胞中高效表达。
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2. 2 改良食品营养品
2. 2. 1 蛋白质的改良 食品中动植物蛋白由于其含量不高或比例不恰当,
可能导致蛋白营养不良。采用转基因的方法, 生产具有 合理营养价值的食品, 让人们只需吃较少的食品,就可 以满足营养需求。例如, 豆类植物中蛋氨酸的含量很低, 但赖氨酸的含量很高; 而谷类作物中的对应氨基酸含量 正好相反, 通过基因工程技术, 可将谷类植物基因导入 豆类植物, 开发蛋氨酸量高的转基因大豆。我国学者把 玉米种子中克隆得到的富含必需氨基酸的玉米醇溶蛋 白基因导入马铃薯中, 使转基因马铃薯块茎中的必需氨 基酸提高了10%以上,硫氨基酸尤为显著。
基因工程技术 及其在食品工业中的应用
主讲人：李德阳 资料查阅：范馨茹、马娜
基因工程 技术的介绍
一、基因工程的定义、基本操作程序
（一）基因工程的定义
1.基因（gene） DNA分子中含有特定遗传信息的一段核苷酸序列，是遗传物质最小功能单位。 2.基因组（geneome） 一个生物体的全部基因序列。
2. 3. 3 改良酿酒酵母菌的性能
应用基因克隆技术将黑曲霉产糖化酶基因cDNA转入经优化的受体菌 (酿酒酵母京龙JL108 号), 再经反复筛分、驯化获得 JL1(Yip128D17N), 经包埋制得具有糖化酒化双功的固定化酵母, 载体产酶能力在10u/gh以上, 酒精发酵醪液中酶活达20u/mL以上。
行业PPT模板：www.1ppt.com/hangye/ PPT素材下载：www.1ppt.com/sucai/ PPT图表下载：www.1ppt.com/tubiao/ PPT教程： www.1ppt.com/powerpoint/ Excel教程：www.1ppt.com/excel/ PPT课件下载：www.1ppt.com/kejian/ 试卷下载：www.1ppt.com/shiti/
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二、基因工程技术在食品工业中的应用
（一）改造食品原材料 （二）改良食品营养品质 （三）改良微生物菌种的性能 （四）开发保健食品和食品疫苗 （五）改善食品风味
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2. 1 改造食品原材
2. 1. 1 转基因植物源食品 转基因植物可被改革而具有抗病虫害的能力,有
深远的经济意义。1986年首次获得能够抗烟草花叶 病毒的转基因烟草植株, 对烟草花叶病毒的预防效果 可达70%。目前利用基因工程不断获得了各种抗病 毒植株, 黄瓜花叶病毒、马铃薯X病毒和Y病毒, 抗病 虫害长颈南瓜和抗虫害转基因土豆。我国及菲律宾 培育出超级水稻和超超级水稻, 为人口日益增长、粮 食日益短缺的世界带来一线光明。
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2. 2. 2 油脂的改良 对油脂品质的改善主要集中在两个方面: 控制脂 肪酸的链长和饱和度。油脂的酸败是导致油脂品质 下降的主要原因。目前已知豆类中的脂氧合酶在酸 败过程中扮演重要角色。美国DuPont公司通过反义 抑制或/和共同抑制油酸酯脱氢酶, 开发成功高油酸 含量的大豆油。这种新型油含有良好的氧化稳定性, 很适合用作煎炸油和烹调油。导入硬脂酸-ACP脱氢 酶的反义基因,油菜种子中硬脂酸的含量从2%增加 到40%; 硬脂酸-COA可使转基因作物中的饱和脂肪 酸(软脂酸、硬脂酸)的含量下降, 不饱和脂肪酸(油酸、 亚油酸)的含量增加,其中油酸的含量可增加7倍。
2022/3/23
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2. 1. 2 转基因动物源食品
转基因动物尚未达到高等转基因植 物的发展水平但人们仍设法用它来表达 高价值蛋白转基因技术在家畜及鱼类育 种上初见成效。中科院水生生物研究所, 成功地将人生长激素基因和鱼生长的激 素基因导入鲤鱼, 育成当代转基因鱼, 其 生长速度比对照快并从子代测得生长激 素基因的表达。中国农业大学生物学院 瘦肉型猪基因工程育种取得初步成果, 获得第二、三、四代转基因猪215头。
2022/3/23
2. 4 开发保健食品和食品疫苗
食品疫苗就是将致病微生物的有关蛋白 (抗原)基因, 通过转基因技术导入植物受体中 进行表达, 得到具有抵抗相关疾病的疫苗。已 获成功的有狂犬病病毒、乙肝表面抗原、链球 菌突变株表面蛋白等10多种转基因马铃薯、 香蕉番茄的食品疫苗。英国科学家宣布, 未来 几年内, 他们将培养一种新型生物鸡,这种鸡所 产的鸡蛋里具有抗肿瘤因子, 癌症患者食用鸡 蛋后体内癌细胞的扩散就会受到抑制。
2022/3/23
2. 2. 3 碳水化合物的改良 对碳水化合物的改进, 只有通过对其酶的 改变来调节其含量。高等植物体中涉及淀粉 合成的酶类主要有: ADPP葡萄糖焦磷酸酶 ( ADP-GPP)、淀粉合成酶( SS)和分枝酶 ( BE)。通过反义基因抑制淀粉分枝酶可获得 完全只含直链淀粉的转基因马铃Monsanto公 司开发了淀粉含量平均提高了20%-30%的转 基因马铃薯。油炸后的产更具马铃薯风味、 更好构质较低的吸油量和较少的。
2022/3/23
4.重组DNA技术（recombinant DNA technique） 利用限制性内切核酸酶、连接酶等酶类将不同的DNA进行体外切割、连接 构成新的DNA分子的技术。 5.基因工程（gene engineering） 运用限制性内切核酸酶、连接酶等酶类将不同DNA进行体外切割、连接 构成重组DNA，再将重组DNA经生物介导或直接导入等转移方法引入受体 细胞进行克隆、表达，从而改变生物遗传性以创造生物新种质，或通过大量 扩增为人类提供有用产品等的技术。 ※6.食品基因工程 利用基因工程的技术和手段，在分子水平上定向重组遗传物质，以改良食 品的品质和性状，提高食品的营养价值、贮藏价格性状以及感官性状的技术。