第四节 蛋白质工程在食品行业的应用详解
蛋白质工程及其在食品工业中的应用
血红蛋白中四亚基两两相同， 分别称为α1 、α2、β1、β2
蛋白质工程主要包括4大类研究：
第一，利用已知的蛋白质一级结构的信息开发应用研究。 第二，定量确定蛋白质结构-功能关系。这是目前蛋白质 工程研究的主体，它包括蛋白质三维结构模型的建立，酶 催化的性质、蛋白质折叠和稳定性研究等.
第三，从混杂变异体库中筛选具有特定结构-功能关系的 蛋白质。
甘 Gly 苯丙 Phe
Glycine Phenylalanine
谷酰 Gln 天冬酰 Asn 异亮 Ile
Glutamine Asparagine Isoleucine
肽（肽键与肽2)
肽键就是由氨基酸的 α-羧基与相邻的氨基酸的 α-氨基脱水缩合而形成的 化学键
肽（肽键与肽3)
¾肽:氨基酸通过肽键连结起来的化合物 ¾二肽:两个氨基酸形成的肽 ¾三肽:三个氨基酸形成的肽 ¾多肽:许多氨基酸形成的肽 ¾蛋白质:大多为100个以上氨基酸组成的多 肽
过程：
z将目的基因克隆到质粒载体上，质粒分置于两管中， 每管各加入两个特定的PCR引物，一个引物与基因内部 或其附近的一段序列完全互补，另一引物和另一段序列 互补，但有一个核苷酸发生了突变；
z两管中，不完全配对的引物与两条相反的链结合，即 两个突变引物是互补的。由于两个反应中引物的位置不 同，所以PCR扩增后，产物有不同的末端。
四级结构 很多蛋白质分子是由两个或两个以上独立的、具有三级 结构的多肽链组成的。 这些多肽链之间只是通过疏水作用等次级键结合成为有 序排列的特定的空间结构，形成了四级结构。 在四级结构的蛋白质分子中，每个具有三级结构的多肽 链单位称为亚基，亚基多无生物学活性，具有完整四级 结构的蛋白质分子才有生物活性。
氨基酸的结构特征
蛋白质工程及其在食品工业中的应用
蛋白质工程的重要性
解决食品短缺问题
开发新型食品添加剂
通过蛋白质工程，可以设计和生产出 具有高营养价值和良好口感的新型食 品，满足不断增长的人口需求。
蛋白质工程可用于开发新型食品添加 剂，如乳化剂、增稠剂和稳定剂等， 以改善食品加工和保藏性能。
提高食品品质
蛋白质工程有助于改善食品的营养成 分、口感、质地和稳定性，提高食品 品质和满足消费者需求。
蛋白质工程及其在食品工业 中的应用
目录
• 蛋白质工程概述 • 蛋白质工程的基本技术 • 蛋白质工程在食品工业中的应用 • 蛋白质工程面临的挑战与解决方
案 • 未来展望
01
蛋白质工程概述
定义与特性
定义
蛋白质工程是通过改变蛋白质的遗传 编码来设计和生产具有特定性质和功 能的蛋白质的技术。
特性
蛋白质工程具有高度定向性、可预测 性和可控制性，能够针对特定需求对 蛋白质进行改造和优化。
高效的设计和生产，为食品工业和其他领域的发展提供更多可能性。
02
蛋白质工程的基本技术
蛋白质的定向进化
总结词
通过模拟自然进化过程，对蛋白质进行体外定向进化，以获得具有特定性质和 功能的蛋白质。
详细描述
定向进化技术利用基因突变和选择机制，对蛋白质进行大规模的突变和筛选， 以找到具有优良性质的突变体。该技术可以应用于食品工业中，以改善食品的 口感、质地、稳定性等特性。
详细描述
蛋白质工程需要遵守各国政府制定的相关法 规和监管要求，以确保所生产的食品符合法 律标准。同时，蛋白质工程还需要与政府和 监管机构保持密切沟通，及时了解法规和监 管要求的变化，以便及时调整生产策略。
05
未来展望
提高蛋白质工程的效率和精准度
蛋白质工程在食品中的应用
2.用PCR法对蛋白酶基因进行随机突变，通过表型 筛选得到热稳定的碱性蛋白酶，热失活半衰期比 野生型延长3-6倍。在65℃的高温下，半失活时间 长达82min。由此获得了既抗氧化又耐热的碱性蛋 白酶。热稳定的碱性蛋白酶基因的DNA序列测定发 现，突变Asn118Ser是热稳定性增加的主要原因， 这一结果迄今尚未见有报道。这不仅对该酶应用 范围的扩大具有意义，而且对其结构一功能关系 提供了新的了解。
表1 SM1033葡萄糖异构酶定点突变及其性质
突 变 性 质
K253R
N184V N184D A198C Q20L G247D G138P G138P/ G247活和热稳定性远低于野生型 最适pH值下降了1个单位，pI下降了0.6个单位，酶活为野 生型的38.27% 最适温度升高8℃，酶活为野生型的86.95% 最适反应温度下降5℃，热稳定性为野生型的78%，对底物 亲和性增强 酶活提高33%，最适pH值下降0.6个单位，热稳定性降低 热稳定性比野生型提高一倍，最适温度提高 10-12℃，比 活与野生型相当 酶活比野生型提高45%，80℃时比G138P更稳定
葡萄糖异构酶的活性中心位于每个单体平行β桶 近C端的口部，是深陷的口袋状，有两个二价金 属离子结合位点，与保守的氨基酸残基侧链基 团以及溶剂中的氧原子形成配位键，周围有一 个高度疏水背景区，构成的氨基酸侧链不只由 一个单体提供，两个单体相聚成无活性或活性 微弱的二聚体，只有形成四聚体时才具有全部 酶活。葡萄糖异构酶的催化作用采用的是金属 离子介导的负氢离子转移机制。 葡萄糖异构酶的基因组织和调控主要是由木 糖操纵子控制。由木糖透性酶基因、木糖异构 酶基因、木糖激酶基因和调节基因构成木糖操 纵子的主要成分。
食工 2班 第三组
蛋白质工程在食品中的应用： 引入二硫键，改善蛋白质的热稳定性 转化氨基酸残基，改变蛋白质（酶）的热稳 定性 改变酶的最适PH值条件 提高酶的催化活性 修饰Nisin的生物防腐效应 昆虫抗微生物多肽修饰改造 木聚糖酶的改造 绿色荧光蛋白的分子改造
六蛋白质工程原理及其在食品工业中的应用PPT课件
利用高压处理技术改变蛋白质的结构和性质，如高压凝固、高压变性和高压萃取等，为新型食品加工技术提供可 能。
酶法修饰在食品工业中的应用案例
酶解反应
利用酶催化水解蛋白质，生成氨基酸、肽等小分子物质，广泛应用于食品调味和营养强 化中。
酶转化
利用酶催化蛋白质的特定化学键转移，生成具有特殊性质的蛋白质衍生物，如谷氨酸钠 （味精）的生产。
蛋白质工程在食品工业中的优势与挑战
• 降低生产成本：通过蛋白质工程优化蛋白质的表 达和生产过程，有助于降低生产成本，提高经济 效益。
蛋白质工程在食品工业中的优势与挑战
安全性问题
蛋白质工程改造可能会引起食品安全性问题，如过敏反应、毒性 等，需要严格评估和监测。
法规和伦理问题
蛋白质工程涉及到基因改造和生物技术，相关的法规和伦理问题 需要得到关注和解决。
例如，通过蛋白质工程可以制备高活性的新型酶制剂，用于食品加工中的催化反 应，提高食品加工效率和产品质量。
提高食品加工效率
通过蛋白质工程可以设计和改造酶制 剂，提高其催化活性和稳定性，从而 降低食品加工成本和提高加工效率。
例如，通过蛋白质工程改造淀粉酶， 可以提高其催化活性和稳定性，使其 在淀粉加工中具有更好的应用效果， 降低生产成本和提高生产效率。
利用膜分离技术对溶液进行浓缩，提高产品 浓度和纯度，广泛应用于果汁、乳制品和调 味品的加工中。
05
结论与展望
蛋白质工程在食品工业中的优势与挑战
提高食品品质和营养价值
通过蛋白质工程改造蛋白质，可以优化食品 的营养成分和口感、质地等属性，提高食品 品质。
开发新型食品
蛋白质工程有助于开发新型食品，满足消费 者多样化的需求，如植物肉、昆虫蛋白等。
蛋白质工程在食品行业中的应用
2012级全日制专业硕士学位研究生课程论文课程名称：食品生物技术导论论文题目：蛋白质工程在食品行业中的应用学生姓名：学号：领域名称：任课教师:成绩：农业与食品科学学院2013年4月22日蛋白质工程技术在食品行业中的应用摘要：蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子生物学、分子遗传学等学科的基础之上，融合了蛋白质晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。
作为一种人体所必需的物质，蛋白质的研究始终未曾间断，通过对蛋白质的分子结构或者对编码蛋白质的基因进行改造，以便获的更适合人类需要的蛋白质产品的技术。
更直接更有效的作用于人体。
本文主要介绍了一些新兴的蛋白质工程技术在食品行业的应用状况以及未来发展状况的预测。
关键词：蛋白质蛋白质工程技术食品蛋白质是构成人体细胞的基础物质,人体中的酶类、激素、抗体和核酸等都由蛋白质组成，所以蛋白质是营养的第一要素[1]。
蛋白质是生命的体现者，离开了蛋白质，生命将不复存在。
可是，生物体内存在的天然蛋白质，有的往往不尽人意，需要进行改造。
由于蛋白质是由许多氨基酸按一定顺序连接而成的，每一种蛋白质有自己独特的氨基酸顺序，所以改变其中关键的氨基酸就能改变蛋白质的性质。
而氨基酸是由三联体密码决定的，只要改变构成遗传密码的一个或两个碱基就能达到改造蛋白质的目的[2]。
蛋白质工程的一个重要途径就是根据人们的需要，对负责编码某种蛋白质的基因重新进行设计，使合成的蛋白质变得更符合人类的需要。
1蛋白质工程技术概论随着20世纪70年代初期DNA基因工程的诞生，蛋白质工程在它的冲击下应运而生。
1983年，美国Genex 公司KUlmer 在《Science》上发表以《Protein Engineering.》为题的专论，第一次提出了蛋白质工程的概念，并建立了专门的研究实体，制定了相应研究开发计划，标志着蛋白质工程的正式诞生。
蛋白质工程的实践依据DNA指导合成蛋白质，因此，人们可以根据需要对负责编码某种蛋白质的基因进行重新设计，使合成出来的蛋白质的结构变得符合人们的要求。
食品生物技术应用导论蛋白质工程和食品产业
食品生物技术应用导论蛋白质工程和 食品产业
高通量筛选 方法举例
食品生物技术应用导论蛋白质工程和 食品产业
四、定向进化技术在酶制剂改造中的应用
L－天冬氨酸酶(提高酶耐热性和酶活)。 磷脂酶A1突变体（耐有机溶剂） 乙内酰脲酶（D－型底物突变成L－型底物）。
食品生物技术应用导论蛋白质工程和 食品产业
（二）PCR介导的定位突变法
原理：利用PCR将插入和缺失的突变碱基均设计 在引物中，先用两对引物分别对核酸进行PCR扩增， 通过重叠延伸产生带有部分重叠序列的两种PCR产 物，这些产物经过混合、变性、复性和链延伸后， 再用一对与两个待接片段外侧互补的引物进行第 二次扩增，从而产生全长的异源杂合双链DNA。
CGT ATGCGA GCATACGCT
AGCATGCA CGT ATGCGA
AGCATGCATACGCT 食品生T物C技G术T应A用CG导论T蛋A白TG质工CG程和A
食品产业
缺失
AGCAT TCGTATGATGCGA AGCATACTACGCT
TGCGA
AGCATACGCT
TCGTATGCGA
AGCATACGCT TCGTATGCGA
食品生物技术应用导论蛋白质工程和 食品产业
第四节 融合蛋白技术
一、融合蛋白技术的概念和用途
融合蛋白技术概念
有目的地把两段或多段编码功能蛋白 的基因编码区首尾连接在一起，由同一调 控序列控制所构成的基因表达产物，进而 表达所需的蛋白。
食品生物技术应用导论蛋白质工程和 食品产业
融合蛋白技术用途
1.为解决在大肠杆菌等原核生物中表达出 具有生物活性、折叠正确的组蛋白提供了 可能。 2.外源基因与宿主本身蛋白的部分序列构 成融合基因以融合蛋白的形式表达时会减 低宿主细胞对产物的降解。 3.融合蛋白技术的出现为研究出更多更好 的基因工程靶向药物提供了方便。
蛋白质工程在食品行业中的应用
2012级全日制专业硕士学位研究生课程论文课程名称：食品生物技术导论论文题目：蛋白质工程在食品行业中的应用学生姓名：学号：领域名称：任课教师:成绩：农业与食品科学学院2013年4月22日蛋白质工程技术在食品行业中的应用摘要：蛋白质工程是在基因重组技术、生物化学、分子生物学、分子遗传学等学科的基础之上，融合了蛋白质晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。
作为一种人体所必需的物质，蛋白质的研究始终未曾间断，通过对蛋白质的分子结构或者对编码蛋白质的基因进行改造，以便获的更适合人类需要的蛋白质产品的技术。
更直接更有效的作用于人体。
本文主要介绍了一些新兴的蛋白质工程技术在食品行业的应用状况以及未来发展状况的预测。
关键词：蛋白质蛋白质工程技术食品蛋白质是构成人体细胞的基础物质,人体中的酶类、激素、抗体和核酸等都由蛋白质组成，所以蛋白质是营养的第一要素[1]。
蛋白质是生命的体现者，离开了蛋白质，生命将不复存在。
可是，生物体内存在的天然蛋白质，有的往往不尽人意，需要进行改造。
由于蛋白质是由许多氨基酸按一定顺序连接而成的，每一种蛋白质有自己独特的氨基酸顺序，所以改变其中关键的氨基酸就能改变蛋白质的性质。
而氨基酸是由三联体密码决定的，只要改变构成遗传密码的一个或两个碱基就能达到改造蛋白质的目的[2]。
蛋白质工程的一个重要途径就是根据人们的需要，对负责编码某种蛋白质的基因重新进行设计，使合成的蛋白质变得更符合人类的需要。
1蛋白质工程技术概论随着20世纪70年代初期DNA基因工程的诞生，蛋白质工程在它的冲击下应运而生。
1983年，美国Genex 公司KUlmer 在《Science》上发表以《Protein Engineering.》为题的专论，第一次提出了蛋白质工程的概念，并建立了专门的研究实体，制定了相应研究开发计划，标志着蛋白质工程的正式诞生。
蛋白质工程的实践依据DNA指导合成蛋白质，因此，人们可以根据需要对负责编码某种蛋白质的基因进行重新设计，使合成出来的蛋白质的结构变得符合人们的要求。
蛋白质工程在食品行业中的应用
蛋白质工程在食品行业中的应用在当今社会，食品行业的发展日新月异，人们对于食品的品质、营养和安全性的要求越来越高。
蛋白质工程作为一种新兴的生物技术，正逐渐在食品行业中展现出其巨大的应用潜力。
蛋白质是生命活动的重要物质基础，在食品中起着关键作用。
它不仅影响着食品的口感、质地和风味，还关乎食品的营养价值和稳定性。
而蛋白质工程则是通过对蛋白质的结构和功能进行有目的的改造和设计，以满足特定的需求。
在食品加工领域，蛋白质工程可以改善蛋白质的功能特性。
例如，通过对大豆蛋白进行改造，可以提高其溶解性和乳化性，使其在制作豆制品和乳化食品时表现更出色。
再比如，对牛奶中的酪蛋白进行修饰，可以增强其凝固性，从而改善奶酪的品质。
蛋白质工程在改善食品营养价值方面也发挥着重要作用。
一些植物性蛋白质，如谷物蛋白，往往缺乏某些必需氨基酸。
利用蛋白质工程技术，可以对这些蛋白质进行改造，使其氨基酸组成更加合理，接近人体的需求，从而提高其营养价值。
此外，还可以通过蛋白质工程开发具有特定功能的蛋白质，如具有降血压、降血脂等保健功能的蛋白肽。
在食品保鲜方面，蛋白质工程也大有用武之地。
通过对一些天然的抗菌蛋白进行改造，可以增强其抗菌活性和稳定性，延长食品的保质期。
例如，溶菌酶是一种天然的抗菌蛋白，但在某些条件下其活性有限。
通过蛋白质工程技术对其进行优化，可以使其在更广泛的条件下发挥抗菌作用，有效抑制食品中微生物的生长。
蛋白质工程还能够用于开发新型食品。
例如，利用基因重组技术，可以将不同来源的蛋白质基因进行组合，创造出具有新颖特性的蛋白质。
这些新型蛋白质有可能成为未来食品的重要组成部分，为人们提供更多样化的选择。
然而，蛋白质工程在食品行业的应用也面临一些挑战。
首先是技术方面的限制，虽然蛋白质工程技术不断发展，但仍存在一些尚未解决的难题，如对蛋白质结构和功能关系的认识还不够深入，这在一定程度上限制了对蛋白质的精准改造。
其次是安全性和伦理问题，对蛋白质进行基因改造可能会引发公众对食品安全和伦理的担忧。
蛋白质工程及其在食品中的研究应用
蛋白质工程及其在食品中的研究应用蛋白质工程是一门研究如何通过改造和设计蛋白质结构，使其具备特定功能或性质的学科。
近年来，蛋白质工程在食品科学领域得到了广泛应用，并取得了重要的成果。
本文将介绍蛋白质工程的基本原理和方法，并探讨其在食品中的研究应用。
蛋白质是构成生物体的基本组成部分，具有多种功能，如酶活性、结构支撑和信号传导等。
蛋白质工程的目标是通过改变蛋白质的氨基酸序列，从而改变其结构和功能。
这一过程通常包括蛋白质的设计、合成和表达等步骤。
蛋白质的设计是蛋白质工程的关键步骤之一。
设计蛋白质需要考虑到目标功能和结构的要求。
例如，如果需要设计一种具有抗氧化功能的蛋白质，可以选择具有抗氧化活性的氨基酸残基，并通过改变序列和结构来增强其抗氧化能力。
合成蛋白质的方法主要包括基因克隆和基因表达。
通过基因克隆，可以将设计好的蛋白质编码序列插入到表达载体中，并将其转化到宿主细胞中。
随后，通过宿主细胞的表达系统，可以大量合成目标蛋白质。
蛋白质表达后，需要对其进行纯化和鉴定。
纯化可以采用多种方法，如亲和层析、凝胶过滤和离子交换等。
鉴定蛋白质的方法包括质谱分析、电泳和免疫学检测等。
这些方法可以确保表达的蛋白质具有预期的结构和功能。
蛋白质工程在食品领域的应用主要包括功能性食品和改良食品的研发。
功能性食品是指通过添加特定蛋白质，使食品具有某种特殊功能或效果的食品。
例如，添加具有抗菌活性的蛋白质可以延长食品的保质期；添加具有降血糖作用的蛋白质可以帮助控制糖尿病。
改良食品是指通过改变食品中蛋白质的性质或结构，使其具有更好的口感、营养价值或功能性。
例如，通过蛋白质工程可以改变乳制品中的蛋白质结构，增强其乳化稳定性和口感；通过改变谷物中的蛋白质结构，可以提高其消化吸收率和营养价值。
除了功能性食品和改良食品，蛋白质工程还在食品添加剂和食品安全领域得到了广泛应用。
例如，通过蛋白质工程可以改变食品中的蛋白质结构，使其具有更好的稳定性和溶解性，从而提高食品的质量和口感。
蛋白质工程技术在制药和食品生产中的应用
蛋白质工程技术在制药和食品生产中的应用随着科学技术的不断进步，生命科学领域也在迅速发展。
蛋白质工程技术作为生命科学中的重要分支，在制药和食品生产中扮演着不可替代的角色。
本文将探讨蛋白质工程技术在制药和食品生产中的应用。
一、制药中的蛋白质工程技术应用在现代制药领域中，蛋白质药物已成为一种重要的治疗手段。
蛋白质药物具有高效、可靠、特异性强等优点，已成为许多疾病的治疗选择。
在生产蛋白质药物时，需要克服许多技术难题，如蛋白质的表达、纯化、稳定性和质量控制等。
蛋白质工程技术可以通过重组DNA技术、黄体促性腺激素、树突状细胞疫苗等手段，在生产中制备出高质量的蛋白质药物。
其中，重组DNA技术是目前最常用的生产高质量蛋白质药物的方法。
该方法利用人工制造的基因将目标蛋白质在宿主细胞中表达出来。
通过重组DNA技术，可以大量生产高质量、精确可控的蛋白质药物。
此外，黄体促性腺激素和树突状细胞疫苗等生产方法也被广泛应用于蛋白质工程技术中，进一步提高了蛋白质药物的质量和产量。
二、食品生产中的蛋白质工程技术应用除了制药领域外，蛋白质工程技术在食品生产中也有广泛的应用。
在现代化食品生产过程中，添加剂、调味料和保健品等均采用了蛋白质工程技术，增加了食品的营养价值和口感品质。
例如，大家所喜爱的酸奶，其中一种添加剂——活性乳酸菌即是通过蛋白质工程技术制造而成的。
这种添加剂不仅可以增加酸奶的营养价值，还可以提高其保存期限。
同时，蛋白质工程技术还可以应用于调味料的生产和食品的保鲜处理。
蛋白质工程技术在食品生产中的另一个应用是保健品的制造。
保健品作为一种新型的保健产品，越来越受到人们的关注。
蛋白质工程技术可以用来制造各种类型的保健品，如蛋白质饮料、蛋白质颗粒等。
这些保健品不仅可以补充人体所需的营养成分，还可以使人体更加健康。
总之，蛋白质工程技术在制药和食品生产中有着广泛的应用。
通过运用蛋白质工程技术，可以开发出高质量、高效、高附加值的制药和食品产品，同时增强产品的竞争力和市场价值。
蛋白质工程原理及其在食品工业中的应用
蛋白质的四级结构
定义
蛋白质的四级结构是指蛋白质复 合物中各个亚基的聚合方式和构 象，包括亚基的组成、空间构象
和相互作用等。
影响因素
蛋白质的四级结构主要受亚基间的 相互作用、分子伴侣等作用力影响。
改造方法
通过改变亚基间的相互作用、分子 伴在食品工业中的 应用
蛋白质工程原理及其在食品 工业中的应用
目录
• 蛋白质工程概述 • 蛋白质工程原理 • 蛋白质工程在食品工业中的应用 • 蛋白质工程在食品工业中的挑战
与前景 • 蛋白质工程在食品工业中的具体
应用实例
01
蛋白质工程概述
蛋白质工程的定义
蛋白质工程的定义
蛋白质工程是通过修改或设计蛋白质的氨基酸序列，以达到改善或优化蛋白质 的性质和功能的一门技术。
01
蛋白质工程技术的研发和应用需要大量的资金投入，包括设备、
人员和原材料等。
回报周期长
02
由于技术研发和推广需要较长时间，投资回报周期相对较长，
对企业的经济压力较大。
市场竞争
03
目前市场上已有一些成熟的蛋白质来源，新技术的市场竞争力
有待验证。
社会接受度挑战
伦理问题
部分人认为通过蛋白质工程改造食品可能涉及伦 理问题，对新技术存在抵触心理。
乳制品的风味改良
通过蛋白质工程技术，可以改变 乳制品中蛋白质的结构和性质， 从而改善乳制品的风味。
肉制品
肉制品的嫩化
通过蛋白质工程技术，可以改善肉制品的嫩度，提高其口感和品 质。
肉制品的营养强化
通过蛋白质工程技术，可以生产出富含特定营养素的肉制品，如低 脂肪肉、高蛋白肉等。
肉制品的风味改良
通过蛋白质工程技术，可以改变肉制品中蛋白质的结构和性质，从 而改善肉制品的风味。
蛋白质工程在食品安全中的应用研究进展
蛋白质工程在食品安全中的应用研究进展关键信息项：1、蛋白质工程的定义和原理2、蛋白质工程在食品安全检测中的应用3、蛋白质工程在食品保鲜中的应用4、蛋白质工程在改善食品营养品质中的应用5、蛋白质工程在降低食品过敏原方面的应用6、蛋白质工程应用于食品安全所面临的挑战7、未来蛋白质工程在食品安全领域的发展趋势1、引言11 食品安全的重要性12 蛋白质工程的概述2、蛋白质工程的定义和原理21 蛋白质工程的概念22 蛋白质工程的基本原理23 蛋白质工程的主要技术手段3、蛋白质工程在食品安全检测中的应用31 基于蛋白质工程的生物传感器311 传感器的工作原理312 检测的特异性和灵敏度32 蛋白质工程在免疫检测中的应用321 抗体的改造和优化322 提高检测的准确性和效率4、蛋白质工程在食品保鲜中的应用41 保鲜机制411 抑制微生物生长412 延缓氧化反应42 蛋白质工程改造的保鲜剂421 保鲜剂的特性和效果422 与传统保鲜方法的比较5、蛋白质工程在改善食品营养品质中的应用51 增加蛋白质的营养价值511 优化氨基酸组成512 提高蛋白质的消化吸收率52 改善食品的功能特性521 增强乳化性和稳定性522 改善食品的质地和口感6、蛋白质工程在降低食品过敏原方面的应用61 食品过敏原的特点62 蛋白质工程降低过敏原的策略621 修饰过敏原表位622 改变蛋白质结构7、蛋白质工程应用于食品安全所面临的挑战71 技术上的限制711 蛋白质结构和功能的复杂性712 实验操作的难度72 伦理和法规问题721 公众对基因改造的担忧722 相关法规的完善和监管8、未来蛋白质工程在食品安全领域的发展趋势81 多学科交叉融合82 更精准的设计和改造83 大规模应用的前景9、结论91 总结蛋白质工程在食品安全中的重要作用92 对未来发展的展望以上协议内容仅供参考，您可以根据实际需求进行修改和完善。
蛋白质工程在食品中的应用
蛋白质工程在食品中的应用石河子大学结课论文蛋白质工程在食品中的应用院 (系): 食品学院专业: 食品质量与安全学号: 2007112903 姓名: 海彦禄指导教师: 卢世玲完成日期: 2010-10-19蛋白质芯片在食品中的应用展望学生: 海彦禄教师:卢世玲摘要:蛋白质芯片技术是一种新型蛋白质分析技术;本文对近年来蛋白质芯片技术进行总结并对其在食品方面应用进行展望。
关键词:蛋白质芯片;食品;蛋白质蛋白质芯片是将大量蛋白质、蛋白质检测试剂或检测探针以预先设计方式固定在玻片、硅片及纤维膜等固定载体上组成密集阵列(其中每个分子位置及序列为已知)，并将待测蛋白质与该芯片进行孵育反应。
当荧光标记靶分子与芯片上分子结合后，可通过激光扫描系统或电荷偶联照像系统对荧光信号强度进行检测，在扫描仪上读出荧光强弱，用计算机分析出样本结果，能高通量测定蛋白质生物活性，蛋白质与大分子和小分子相互作用，或用于高通量[1]定性和定量检测蛋白质。
因此，蛋白质芯片可对各种蛋白质、抗体及配体进行检测，弥补基因芯片检测不足。
该方法不仅适合于抗原、抗体筛选，同样也可用于受体配体相互作用研究，提供同时分析多元分子溶液综合信息和多样品检测技术手段，具有多元样品同时检测、可直接测量非纯化分析物、样品用量少、样品无需任何标记物、具有分辨和排除干扰信号能力、检测速度快、结果直观等特点。
当前对蛋白质芯片分法很多川，按载体不同可分两种:一种是在固相支持物表面高密度排列探针蛋白点阵，当特异地捕获样品中靶蛋白后，通过检测器对靶蛋白进行定性和定量分析;另一种就是微型化凝胶电泳板，在电场作用下，样品中蛋白质通过芯片孔道分离开来，经喷雾进入质谱仪中检测，以确定样品中蛋白质分子量及种类。
按蛋白质芯片应用不同分为蛋白质功能芯片(在一特定模板上固定成千上万个蛋白质分子，用于蛋白质功能研究)和蛋白质检测芯片(含有蛋白质检测试剂，用于蛋白质定性、定量测定)。
由于蛋白质芯片可同时检测和研究不同生物分子之间相互作用和基因功能表达从而获得各种条件下蛋白质组变化以认识生命活动规律，因此重大疾病相关蛋白质发现对于在疾病蛋白质诊断、基因功能研究及新药开发等领域，蛋白质芯片具有其它方法难以比拟优越性。
蛋白质工程在食品行业中的应用
蛋白质工程在食品行业中的应用在当今社会，食品行业不断发展和创新，以满足人们日益增长的对美味、营养和健康食品的需求。
蛋白质工程作为一项前沿的生物技术，正逐渐在食品领域展现出其巨大的应用潜力。
蛋白质是生命的基础物质，在食品中扮演着至关重要的角色。
它们不仅影响着食品的口感、质地和风味，还对其营养价值和稳定性起着决定性作用。
蛋白质工程通过对蛋白质的结构和功能进行有目的的改造和设计，为食品行业带来了一系列令人瞩目的变革。
首先，蛋白质工程在改善食品的营养价值方面发挥了重要作用。
例如，通过基因改造和蛋白质修饰技术，可以增加某些蛋白质中的必需氨基酸含量，从而提高食品的蛋白质质量。
以大豆蛋白为例，传统的大豆蛋白在某些必需氨基酸（如蛋氨酸）的含量上相对较低。
利用蛋白质工程技术，可以对大豆蛋白的基因进行修饰，使其表达出富含蛋氨酸的蛋白质，从而大大提高了大豆蛋白的营养价值，使其更接近动物蛋白的营养水平。
这对于那些依赖植物蛋白作为主要蛋白质来源的人群，如素食者，具有重要的意义。
其次，蛋白质工程在改善食品的口感和质地方面也取得了显著成效。
在烘焙食品中，面筋蛋白的性质直接影响着面包的体积、质地和口感。
通过蛋白质工程技术，可以对面筋蛋白进行改造，使其具有更好的延展性和弹性，从而制作出更加松软、口感更好的面包。
在乳制品中，乳清蛋白的功能特性对于酸奶和奶酪的品质至关重要。
通过对乳清蛋白进行修饰，可以改善其乳化、凝胶和稳定性能，生产出质地更加细腻、口感更加顺滑的乳制品。
此外，蛋白质工程还为食品的保鲜和稳定性提供了新的解决方案。
在食品加工和储存过程中，蛋白质容易受到氧化、水解和微生物污染等因素的影响，导致食品的品质下降和货架期缩短。
通过蛋白质工程技术，可以引入一些抗氧化物基团或增强蛋白质的结构稳定性，从而提高蛋白质对这些不利因素的抵抗能力。
例如，在肉类制品中，肌原纤维蛋白的氧化会导致肉质变差、色泽变暗。
通过对肌原纤维蛋白进行修饰，可以降低其氧化敏感性，延长肉类制品的货架期。
蛋白质工程与食品工业
蛋白质工程的改造方法——初级改造
盒式突变的基本过程
1
2
3
在目标基因中 选择合适的限 制性内切酶位
点
用含有突变序列 的DNA片段来置 换目标基因上的
一段DNA序列
产生突变序列被 集中在目标基因 的一个特定区域
的突变家族
现在学习的是第33页，共48页
蛋白质工程的改造方法——初级改造
盒 式 突 变
现在学习的是第34页，共48页
蛋白质工程的改造方法——高级改造
高级改造：蛋白质分子的剪裁，如结构域的拼接 结构域是蛋白质构象中二级结构与三级结构 之间的一个层次。在较大的蛋白质分子中， 由于多肽链上相邻的超二级结构紧密联系， 形成二个或多个在空间上可以明显区别它与 蛋白质亚基结构的区别。 结构域拼接是通过基因操作把位于两种不同 蛋白质上的几个结构域连接在一起，形成融 合蛋白，它兼有原来两种蛋白的性质。
蛋白质。
第四，根据已知结构-功能关系的蛋白质，用人工方法 合成它及其变异体.
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第三节 蛋白质工程的基本步
骤和保护方法
现在学习的是第24页，共48页
主要内容
一 蛋白质工程研究的主要步骤
二
蛋白质改造方法
现在学习的是第25页，共48页
蛋白质工程研究的主要步骤
分离纯化目的蛋白，使之结晶并作X晶体衍射 分析，结合核磁共振等其他方法的分析结果， 得到其空间结构的尽可能多的信息。 对目的蛋白的功能作详尽的研究，确定它的功 能域。 通过对蛋白质的一级结构、空间结构和功能 之间的相互关系的分析，找出关键的基团和 结构。
③延长药用 蛋白的保存
期
提高蛋白的稳 定性包括以下
几个方面：
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例如：枯草芽孢杆菌 缺点：极易氧化而失活
原因是第222位的甲硫氨酸残基（Met-222）发生了90%的氧化， 运用基因定点诱变技术，运用非野生型的氨基酸密码取代Met222密码子，获取一系列的突变基因，最终获得19种不同的枯草 杆菌蛋白酶突变株。 通过检测，Ala-222取代Met-222的突变蛋白酶抗氧化性得到大大 的提高，制成的洗涤剂可以和漂白剂一起使用
三、磷酸丙糖异构酶
➢在高温下Asn和Gln容易脱氨形成Asp和Glu，而 导致蛋白质分子构象的改变，使蛋白质失去活性。
➢对酿酒酵母的磷酸丙糖异构酶进行诱变改造。这 种酶有两个相同的亚基，每个亚基含有2个Asn，由 于它们都位于亚基之间的界面上，可能对酶的热稳 定性起决定性作用。
➢通过寡核苷酸介导的定向诱变技术，将第14位和 第78位上的2个Asn分别转变成Thr(苏氨酸)和 Ile(异亮氨酸)残基，大幅度提高突变酶的热稳定性。
四、 葡萄糖异构酶-----改变酶的最适pH值条件
➢葡萄糖异构酶最适pH为碱性，在80℃稳定，而在 碱性条件下， 80℃时使高果糖浆焦化产生有害物质， 反应只能在60℃进行。
➢采用盒式突变技术将葡萄糖异构酶分子中酸性氨基 酸(Glu或Asp)集中的区域置换为碱性氨基酸(Arg或 Lys)，可使葡萄糖异构酶的最适pH值变为酸性，即 可在高温下进行反应
二、溶菌酶
➢溶菌酶：天然的防腐剂，催化速率随着温度的升高 而升高，因此提高酶的热稳定性能提高其应用价值
➢由一条肽链构成，并在空间上折叠形成二个相对独 立的结构域，酶活性中心位于二个结构域之间。该酶 分子在第97位和54位残基上是两个未形成二硫键的半 胱氨酸
➢由于二硫键是一种稳定蛋白质分子空间结构的重要 共价化学键，有如建筑所用的钢筋一样，因而能将分 子中的不同部位牢固地联结在一起。因此，提高酶热 稳定性最常用的办法是在分子中增加一对或数对二硫 键。
第四节 蛋白质工程在食品中的应用
蛋白质工程自问世以来，短短十几年的时间，已取得 了引人瞩目的进展，在医学和工业用酶方面也获得了 良好的应用前景。
➢提高蛋白的稳定性包括以下几个方面： ①延长酶的半衰期； ②提高酶的热稳定性； ③延长药用蛋白的保存期； ④抵御由于重要氨基酸氧化引起的活性丧失。
一、蛋白水解酶
五、胰蛋白酶---提高酶的催化专一性
➢胰蛋白酶极易自溶，经层析分离后，会得到4个具有 胰蛋白酶活性的片段。 ➢对Arg117自溶点进行缺失突变，最终可得到稳定的 突变株。 ➢将酶分子表面的正电荷改成负电荷，使胰蛋白酶在 pH较高时对精氨酸有更高的专一性。
小结
蛋白质工程和基因工程的区别与联系：