生物技术与食品安全检测与品质控制

课程作业

学位类型：科学学位

学科、领域：农产品加工与贮藏

研究方向：农产品加工技术

导师：任国谱

学生：小帅

学号： 22010238 入学时间： 2010.9 授课教师：芳教授

课程名称：食品生物技术

水溶性生物技术与食品安全检测与品质控制摘要：生物技术为一门新兴的高新技术。简要概述了基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程等生物技术在食品检测与品质控制领域的应用。商业实践表明，应用生物技术能改善健康、服务农业以及提高食品品质。

关键词：生物技术，食品安全，检测，品质控制

Abstract: Biotechnology is a rising technology. This paper is a brief overview of genetic engineering, cell engineering, enzyme engineering, fermentation engineering, in the application of food safety and quality control. Through commercial application, biotechnology may improve health, agriculture, and the quality of foods.

Keywords: biotechnology, food safety, detection, quality control 1 前言

生物技术在食品生产中的应用已有十几个世纪，主要为采用微生物发酵生产许多传统食品，比如面包、酸奶、奶酪及啤酒等，始终与人类生活息息相关。近年来，随着许多新兴的生物技术应用于食品生产与开发，促进了食品工业的飞速发展。适应和满足消费者需求的安全、方便、特别是功能性食品正不断进入市场。为满足消费者的需求，维持或扩大市场份额，食品工业正致力于开发高附加值的新型或改良食品。同时加强对生物技术创新策略的研究，将有利于食品功能性的开发[1]。同时现代生物技术以其灵敏、准确、迅速等独特优点，在食品安全检测及品质控制领域发挥着重要作用。

2食品生物技术的基本概念

生物技术（Biotechnology）又称生物工程(Bioengineering)，是以现代生命科学为基础，利用生物的特性和功能，结合先进的科学技术手段及其他基础科学的原理，按照预先的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的新技术。广泛应用于食品、农业、化工、医药、环境保护等行业平[2]。

食品生物技术（Food Biotechnology）是现代生物技术在食品领域中的应用，是指以现代生命科学为基础，结合现代工程技术手段和其他学科的研究成果，用全新的方法和手段设计新型的食品和食品原料。以现代分子生物学为基础的基因工程技术是食品生物技术的核心和基础，它贯穿于细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程、生物工程下游技术和现代分子检测技术之中[3]。

基因工程（Genetic engineering）又称分子克隆（Molecular cloning）或DNA重组技术（Recombinant DNA technology），即对不同生物遗传物质（基因），在体外进行人工的“剪切”“组合”和“拼接”，将异源基因与载体DNA进行重组，通过微生物质粒、噬菌体、病毒等载体，将形成的重组子转入受体细胞，时异源基因在其中复制表达，从而改造生物特性，大量生产人类所需要的产物或创建新的生物类型[4]。

细胞工程（Cell Engineering）就是应用细胞生物学方法根据人们预定的设计，有计划地保存、改变和创造遗传物质的技术，也就是在细胞水平研究、开发、利用各类细胞的工程[5]。主要包括：动植物组织和细胞的培养技术、细胞融合技术、细胞器移植和细胞重组等技术。

酶工程（Enzyme Engineering）是利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化

功能或对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的技术。主要包括没得酶的固定化技术、细胞固定化技术、酶的修饰改造技术及酶反应器的设计技术等。

发酵工程（Fermentation Engineering）是指给微生物提供最适宜的生长条件，利用微生物的特定功能，通过现代技术手段生产出人类需要的产品的工程，又称为微生物工程。它主要包括菌种生产，发酵条件的优化与控制，反应器的设计及产物的分离、提取与精制等[6]。

蛋白质工程（Protein Engineering）是指在基因工程的基础上，结合蛋白质结晶学、动力学和蛋白质化学等多学科的基础知识，通过对基因的人工定向改造等手段，达到对蛋白质进行修饰、改造、拼接以产生能满足人类需要的新型蛋白质的目的。蛋白质工程的基本途径是从预期功能出发，设计期望的结构，合成目的基因且有效地克隆表达或通过诱变、定向修饰和改造等一系列工序，合成优良蛋白质。由于蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，在技术方面有诸多同基因工程相似的操作，因此蛋白质工程又称为第二代基因工程。

生物工程下游技术（Biotechnique Downstream Processing）是指将发酵工程、酶工程、蛋白质工程和细胞工程生产的生物原料，经过提取、分离、纯化、加工等步骤，最终生成产品的技术。

现代分子检测技术是应现代生物技术的发展以及其他诸如医疗、食品、农业、环境保护等产业发展的需要而发展起来的一门新技术。主要包括：核酸分子检测技术、蛋白质分子检测技术、生物芯片和生物传感器技术。

3 生物技术在食品安全检测中的应用

传统食品安全检测方法，一般来说成本高、速度慢、效率低。而且，许多有

害微生物和毒素还不能检出。随着现代生物技术的发展，新型食品不断出现，传统食品安全检测方法已不能满足食品安全检测的需要。生物技术发展很快，种类很多，其多数可以用于食品安全检测。常用的主要包括分离培养法、免疫学方法、分子生物技术、生物传感器技术和生物芯片等[7]。

3.1 分离培养法

分离培养法，是传统而有效的生物分析方法，是针对食品中的病原微生物（如细菌、真菌和病毒等）以及其他有害微生物（如寄生虫等）的主要分析方法。其主要过程是通过分离培养，得到目的培养物，然后利用形态学、生化特性加以鉴定，并可以用光学显微镜或电子显微镜等加以确证。分离培养法的劳动强度大、耗时长，对于某些培养或分离困难的污染生物难于检测，但是它具有操作简便、无需昂贵的仪器设备、检测结果直观等优点，所以仍然是当今食品中染污等主要检测方法。

3.2 免疫学方法

免疫学方法，是利用抗体与抗原的特异性结合特性来实现食品中污染物检测的方法。由于抗原抗体反应的特异性，所以该方法具有专一性（即抗杂质干扰的能力强），灵敏度高等优点。免疫学方法的种类非常多，目前用于食品安全检测的主要包括免疫凝集反应、沉淀反应、酶联免疫吸附测定法、单克隆抗体等方法。免疫学方法主要用于食品中生物性污染物（如病原菌和寄生虫）以及他们的代产物（如生物毒素等）的检测和分析。另外食品中的化学污染物，例如农药、抗生素和激素等的残留也可以采用免疫学方法进行分析，首先必须制备特异性抗体，而对于一些小分子物质，例如生物毒素和农药残留等，由于本身没有免疫原性，所以首先必须对其进行改造，其过程复杂、繁琐。另外，抗体的制备过程也比较